Question

16．某同学要测量一个额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，图1已经画出了实验电路图．
（1）如图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右（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，有关记录在表：

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

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？灯泡的电压越大、通过的电流越大，根据P=UI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＜0.625W（选填“＞”、“=”或“＜”），原因是灯丝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）电压表应与灯泡并联；
（2）闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
灯泡不亮，可能是灯泡短路、或断路或灯泡的实际功率太小，然后根据电路的连接注意事项和电压表、电流表的情况确定具体的原因；
（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因灯丝的电阻随温度的升高而增大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$比较灯的额定功率偏大还是偏小；
（4）实验中为了得到普遍性的规律，得出灯泡的亮暗与实际功率的关系，测量了多组数据．

解答 解：（1）原电路中电压表并联在灯泡和变阻器的两端是错误的，应将电压表并联在灯的两端，如下图所示：

（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至最右端，使其阻值最大；
电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，说明电路是通路，是因为灯泡的实际电功率太小造成，所以应减小滑动变阻器的阻值，观察灯泡是否发光，答案选C；
（3）①灯泡的电压越大、通过的电流越大，根据P=UI可知，灯泡的电功率越大，由已知条件知，灯泡的亮度越大，说明灯泡的亮暗决定于灯泡的实际功率；
②因为灯泡电压增大，通过的电流增大，根据P=UI灯的功率增大，灯丝温度升高，灯丝电阻随温度的增大而增大．正常发光时的电阻大于第一次实验时的灯丝电阻，即R_正常＞10Ω，灯的额定功率P_额=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{正常}}$=$\frac{{（2.5V）}^{2}}{{R}_{正常}}$＜$\frac{（2.5V）^{2}}{10Ω}$=0.625W；
（4）本实验中为了使结论更具普遍性，避免实验的偶然性，应多测几组数据进行分析．
ABD选项，多次实验的目的是为了得出具有普遍性的结论；而C选项多次测量，是为了取平均值减小误差，与本实验中多次实验的目的不同．答案选C．
故答案为：
（1）见上图；（2）右；C；
（3）①灯泡的电压越大、通过的电流越大，根据P=UI灯的实际功率越大，＜；灯泡的电阻随温度的升高而增大；
（4）C．

点评 本题测量一个额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，考查电路的连接、实验注意事项、影响电阻大小的因素及根据数据归纳总结结论的能力和归纳法的运用，涉及的知识点多，综合性强，有一定难度．