Question

小功同学在测标有“2.5V”字样的小灯泡功率实验时，他的电路已经连成如图甲所示．
（1）请你用笔画线代替导线，帮他把电压表正确连入电路，连线不能交叉．在连接好电路后，要先将滑动变阻器滑片P移至______端（选填“A”或“B”）后，开关才能______．
（2）如果用干电池作电源，他至少要用______节．
（3）图乙是根据实验数据绘制成的I-U图象．当P在某位置时，电压表示数为1.5V，灯泡电阻为______Ω，灯泡发光______（选填“较暗”或“较亮”）；要使灯正常发光，应将滑片P向______端（选填“A”或“B”）移动，灯泡的额定功率为______W．
（4）小功同学还想粗略测量自己家里微波炉工作时的电功率，除了用秒表外，你认为还需要______．仅让一只“220V  100W”的白炽灯泡连续工作15min，如图所示的电能表转盘转动了60r，则灯泡消耗的电能为______kW?h，实际消耗的功率为______W，两端的实际电压______（选填“高于”、“等于”或“低于”）额定电压220V．电能表参数3000r/
（5）另一同学小红连接好电路后，闭合开关，发现电流表和电压表指针的转向情况如图丙所示，则可能的原因是：电流表______电压表______．

实验 次数	灯泡两端 电压/V	通过灯泡 电流/A	灯泡 亮度	灯泡的 功率/W	灯泡的 平均功率/W
1	3	0.28	较亮	0.84	？
2	2.5	？	正常发光	？
3	2	0.22	较暗	0.44

（6）小芳设计的表格中有一处不妥，请帮助她指出来______．通过分析表格中数据以及实验现象可知，灯泡的亮度是由______  决定的．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联；闭合开关，为防止电路中电流过大烧坏用电器，滑动变阻器处于最大阻值；
（2）每节干电池电压是1.5V，根据灯泡额定电压确定电源所用干电池的节数．
（3）根据图象读出电压表示数为1.5V时对应的电流，利用欧姆定律求出此时灯泡的电阻；根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小判断此时灯泡的亮暗；要使灯泡正常发光应使灯泡两端的电压达到额定电压，即调节滑动变阻器使电压表的示数变大，再由图象得出2.5V时对应的电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）秒表是测量时间的功率，根据P=可知，要测量自己家里微波炉工作时的电功率，还需要测量消耗电能的电能表；“3000r/kW?h”的意义为：每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘就转过3000r，从而可以计算出电能表的转盘转过60r消耗的电能，又知道工作时间，可利用公式P=计算出灯泡的实际功率，再和额定功率比较得出实际电压和额定电压的关系；
（5）电流表指针偏转到最左端，可判断流经电流表的电流方向反了，由此可判断出其正负接线柱连接反了；电压表指针偏转到最右端，可判断是选择的量程小，应换用较大的量程；
（6）在不同电压下工作，灯泡的电功率是不一样的，所以求平均值是无意义的；由实验数据得出，灯泡亮度跟灯泡实际功率有关，灯泡实际功率越大，灯泡越亮．
解答：解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，如下图所示：

闭合开关前，保护电路的滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的B端；
（2）灯泡额定电压是2.5V，每节干电池电压是1.5V，则至少用两节干电池做电源；
（3）由图象知，当灯泡两端电压为1.5V时，通过的电流为0.15A，根据欧姆定律可得灯泡的电阻R===10Ω；
因为灯泡两端的实际电压低于额定电压，所以灯泡的实际功率小于额定功率，灯泡发光较暗；
要使灯泡正常发光，需要提高灯泡两端电压达到额定电压，所以应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路中的电阻，故将滑动变阻器滑片向A端移动；
已知灯泡的额定电压为U_额=2.5V，由图象可知，此时的电流为I_额=0.2A，所以灯泡的额定功率为P_额=U_额I_额=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由测量功率的原理P=知：需要的器材是电能表测量电能，秒表测量时间；
∵“3000r/kW?h”，它表示：每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘转3000圈，
∴电能表的转盘转1圈，用电器消耗电能：kW?h；
转盘在15min内转了60转，用电器消耗电能：kW?h×60=0.02kW?h；
灯的实际功率是：P===0.08kW=80W，
由于灯的实际功率低于额定功率，所以灯的实际电压低于额定电压；
（5）流表的指针偏向最左端是正负接线柱接反了；电压表的指针偏向最右端是选用的量程过小；
（6）表格中设计灯泡的平均功率是错误的，因为小灯泡的实际电功率为P=UI，灯泡两端电压U改变，通过灯丝的电流改变，则灯泡实际功率也随之改变，所以设计的灯泡的平均电功率是错误的，没有意义的；
实验过程中，灯泡越来越亮，实际功率越来越大，灯泡亮度取决于灯泡的实际功率．
故答案为：
（1）如上图所示；B；闭合；
（2）2；
（3）10；较暗；A；0.5；
（4）电能表；0.02；80；低于；
（5）正负接线柱接反了；选用的量程过小；
（6）求电功率的平均值；实际功率．
点评：本题考查了电压表和电流表的正确使用、实验的注意事项、滑动变阻器的使用、家用电器实际功率的计算、欧姆定律的应用和实验的评估等，涉及到的知识点较多、综合性强；从实验数据中总结灯泡亮度的决定因素，首先明白灯泡亮度与实际功率有关，才不会答出亮度与电压有关或亮度与电流有关．