Question

甲、乙两组同学做“测定小灯泡的电功率”实验，器材完好，电源电压为4.5伏，且保持不变，几个不同的小灯都标有“2.5伏”字样，有若干个2种规格的滑动变阻器，其中A规格标有“20Ω2A”字样，B规格标有“5Ω3A”字样．
（1）甲组同学选用A规格的滑动变阻器，并按图所示的电路图连接．该同学在连接电路时，应将开关处于 ________状态；闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于 ________端．（选填“左”或“右”）
（2）实验电路接好后，合上开关时，部分同学发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：

故障现象	检测	故障原因
灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变	滑动变阻器同时接到下面的两个接线柱
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变	灯泡断路

（3）排除故障后，该组同学将滑动变阻器的滑片P移至某一位置时，发现电压表的示数为1.2V，此时他应向 ________移动滑动变阻器的滑片P（选填“左”或“右”），直至小灯泡正常发光，此时滑片的位置恰好在变阻器中点上（即变阻器连入电路的电阻为10欧），则该小灯的额定功率为 ________瓦．

（4）乙组同学同样按图正确连按电路，实验步骤操作正确．当闭合电键S后，发现小灯发光较亮，电流表与电压表的示数分别如图所示，则此时实验选用了 ________规格的滑动变阻器．（选填“A”或“B”），若移动该变阻器的滑片，则该小灯泡 ________正常发光．（选填“能”与“不能”）
（5）下表为其中某小组的实验记录分析表：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	2.0	0.17	0.34	P额==0.5
2	2.5	0.2	0.5
3	3.0	0.22	0.66

老师认为该小组数据处理过程有误，你认为该小组的错误是：________．
老师提醒同学仔细研究实验所得的数据，还能发现实验中小灯泡灯丝的电阻 ________（选填“变大”、“不变”或“变小”），你认为产生此现象的原因是：________．

Answer 1

解：（1）①为了保护电路，在接线过程中，开关应断开，以避免因接线错误造成短路将电源烧坏．
②同理为了避免电路中电阻过小而烧坏电源，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处．
（2）①灯泡较暗，说明电路中电阻很大，同时移动滑片时，现象不变，说明滑动变阻器同时接到下面的两个接线柱．
②电流表无示数，说明电路中有断路或电流表短路，而灯泡不亮，电压表有示数，说明灯泡断路．
（3）①由图可知，电压表测灯泡两端电压，所以灯泡的实际电压U_L实=1.2V＜2.5V，
要使灯泡正常发光，应增大电路中电流，减小电阻，而变阻器左部分连入电路，故应将滑片向左移动．
②∵灯泡正常发光，∴U_L=2.5V，变阻器两端电压U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
电路中电流I===0.2A，
∴该小灯的额定功率P_额=U_L×I=2.5V×0.2A=0.5W．
（4）①由图可知，U_L′=2.7V，I′=0.36A，变阻器两端电压U_滑′=U-U_L′=4.5V-2.7V=1.8V，
∴变阻器最大值R_滑===5Ω，故用的是B规格的滑动变阻器．
②由于灯泡的实际电压大于额定电压，要使灯泡正常发光，应增大变阻器的阻值，而此时变阻器已处于最大值，
故移动该变阻器的滑片，不能使灯泡正常发．
（5）①由于灯泡的实际功率不是定值，所以不能通过求平均值的方法来求功率．
②根据欧姆定律分析表中数据可知，灯泡电阻变大；而灯丝的长度、横截面积、材料都未变，但由于电流的热效应，灯丝温度在升高，使其电阻变大．
故答案为：（1）断开、右；（2）滑动变阻器同时接到下面的两个接线柱、灯泡断路；
（3）左、0.5；（4）B、不能；（5）不应该求功率的平均值、变大、灯丝的电阻随温度的升高而增大．
分析：（1）为了保护电路，在接线过程中，开关应断开；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处；
（2）灯泡较暗，说明电路中电阻很大，移动滑片，现象不变，说明滑动变阻器同时接到下面的两个接线柱；电流表无示数，说明电路中有断路或电流表短路，而灯泡不亮，电压表有示数，说明灯泡断路；
（3）因为电压表的示数为1.2V＜2.5V，所以应减小电阻，以增大电流；根据小灯泡正常发光可知灯泡两端电压，从而可求滑动变阻器两端电压，根据欧姆定律可求电路中电流，再由P=UI可求额定功率；
（4）根据串联电路电压特点和电压表的示数可求变阻器两端电压，再根据欧姆定律可求变阻器最大值，将此最大值与A、B的最大值进行比较得出结论；因为2.7V＞2.5V，变阻器处于最大值，所以移动该变阻器的滑片，不能使灯泡正常发光；
（5）由于灯泡的实际功率不是定值，所以不能求平均值；根据欧姆定律将三次的电阻求出进行比较，然后结合电阻的影响因素得出结论．
点评：测用电器功率的实验方法与测电阻的方法相同，也用伏安法．测量出的几组彼此对应的U、I值结合公式R=和P=UI，分别能达到各自实验目的．不同的是要测额定功率，则要靠移动变阻器的滑片使用电器两端电压等于其额定电压．