Question

3．某同学要测量一个额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，如图1图已经画出了实验电路图．

（1）如图2所示的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）在闭合开关前，应该把滑动变阻器的滑片调到最左 （选填“左”或“右”）端．该同学在开关闭合后，发现电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，经检查，电路连接无误，各元件完好，为了能使小灯泡发光，下一步应进行的操作是C 
A．更换一相同规格的小灯泡  B．检查电路是否断路   C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（3）然后正常进行实验，有关记录在右表：
①该同学观察到灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮．你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率灯泡实际功率越大，灯泡越亮
（写出一条即可）．
②由于粗心大意，该同学没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.2V）^{2}}{0.22A}$=10Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{10Ω}$=0.625W．则灯泡的额定功率＜

实验次数	1	2	3
电压（V）	2.20	1.50	2.50
电流（A）	0.22	0.16

0.625W（选填“＞”、“=”或“＜”），原因是小灯泡的电阻随温度的升高而增大．
（4）该同学在实验中进行了3次实验（测量），下列实验中也都采用了多次实验（测量），其中与本实验中多次实验的目的不同的是C 
A．探究重力与质量的关系时，改变钩码的质量进行多次实验
B．探究电流与电阻的关系时，改变定值电阻的阻值进行多次实验
C．测量课本的长度时，进行多次测量
D．探究串联电路中电流的规律时，换用不同规格的灯泡多次实验．

Answer 1

分析 （1）实物连接图中，主要从电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法上考虑；
（2）连接电路时，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据电路图确定滑片的位置．
两块电表均有示数，所以应该排除断路和短路情况，则可能因为滑动变阻器的阻值太大，而造成了电路中的电流太小，为使灯泡发光，应减小滑动变阻器的阻值；
（3）①计算出灯泡的电功率，得出灯泡亮暗与实际电功率的关系；
②因为灯泡电压增大，灯泡亮度增大，灯丝温度升高，灯丝电阻随电压的增大而增大．
正常发光时的电阻大于第一次实验时的灯丝电阻，即：R＞7.9Ω；根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知计算出的额定功率偏大还是偏小；
（4）在测量小灯泡的功率的实验中多次测量时为了得出灯泡的亮暗与实际功率的关系、灯丝电阻与温度的关系，有的实验多次测量求平均值是为了减小误差．

解答 解：（1）从实物图中可以看出，电压表并联在灯泡和滑动变阻器的两端，测灯泡和滑动变阻器的总电压，所以电压表的“3”接线柱和滑动变阻器右下端接线柱连接错误，应把电压表并联在灯泡两端，即将电压表的“3”接线柱和灯泡右端接线柱连接，如下图：

（2）连接电路时，开关应该断开；由电路图可知，滑片在最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，因此闭合开关前，滑片应置于左端；
发现电压表、电流表均有示数，说明小灯泡未发生断路和短路，则小灯泡不亮的原因是电路中的电流太小，所以下一步的操作是应该移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器的阻值，观察小灯泡是否发光；
（3）①根据表格中数据知，电压越大，电流值越大，根据P=UI，灯泡的功率越大，根据灯泡的亮暗关系可得灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率，灯泡实际功率越大，灯泡越亮；
②由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以当电压为2.5V时，灯丝的电阻应大于10Ω，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，此时的电功率应小于0.625W；
（4）实验多次测量是为了探究灯泡亮暗与实际功率的关系或灯丝电阻与温度的关系；
ABD多次测量都是为了进一步探究，得出结论，而C是多次测量求平均值，所以C的实验目的不同．
故答案为：（1）见上图；（2）左；C；（3）①灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率；②＜；灯丝的电阻随温度升高而变大；（4）C．

点评 此题是测量小灯泡的额定功率，主要考查了电路的连接、滑动变阻器的使用，同时考查对实验数据的分析及电功率公式的应用，其中涉及了灯丝电阻与温度的关系及实验中多次测量的目的．考查得比较全面．