Question

5．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡上標有“2.5V”字樣．
【進行試驗】
（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整．要求：當滑動變阻器的滑片P向右移動時，小燈泡變亮，連線不得交叉．

（2）小宇同學閉合開關，移動滑片P到某一位置時，電壓表的示數如圖乙所示，為2.2V．若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑動變阻器的滑片P向B（填“A”或“B”）端移動．
（3）小宇同學繼續(xù)移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的I-U關系圖象．根據圖象信息．可計算出小燈泡的額定功率是0.5W，還可以得出：小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而增大（填“增大””減小”或“不變“）．
【試驗拓展】
因為實驗用的干電池比較舊．另一小組的小華同學改用6V的學生電源做這個實驗．他連接好電路．閉合開關后，發(fā)現移動滑動變阻器的滑片P，小燈泡的亮度逐漸增加，電壓表的示數逐漸變�。�經過思考后．他繼續(xù)移動滑動變阻器的滑片P使小燈泡正常發(fā)光．并記下此時電壓表和電流表的示數．
（4）請在虛線框內畫出小華同學連接的實驗電路圖

（5）如果將小華所記錄的電壓表和電流表的示數相乘，得到的電功率為1.05W，則可計算出他們小組的小燈泡的額定功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）電流表與燈泡串聯，注意正負接線柱．滑動變阻器與燈泡串聯，根據滑動變阻器“一上一下”的原則，由于滑動變阻器的滑片向右移，燈泡的亮度變亮，則應該將下面右邊的B接線柱接入電路．
（2）先根據電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數，然后根據串聯電路的分壓特點確定滑動變阻器滑片移動的方向；
（3）由圖示圖象求出燈泡額定電壓對應的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，應用P=UI分析燈泡實際功率如何變化．
（4）測定燈泡的功率時，燈泡的亮度增大，電路中電流增大造成的，滑動變阻器和燈泡是串聯的，要使電路電流增大，總電阻要減小，滑動變阻器電阻減小，串聯電路的電阻起分擔電壓的作用，電阻越小分擔的電壓越小，所以滑動變阻器兩端的電壓減小，電源電壓一定，燈泡兩端的電壓增大．
（5）移動滑動變阻器到一個位置，燈泡正常發(fā)光，電壓表和電流表的示數相乘為1.05W，設滑動變阻器的電壓為U_R，P=U_RI=1.05，求出電流為$\frac{1.05W}{{U}_{R}}$即燈泡正常工作電流，燈泡的額定電壓為2.5V，根據P=UI計算燈泡的額定功率，額定功率在0.5W～0.8W之間，解不等式求得電源電壓，再求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）因滑動變阻器、電流表與燈泡串聯，從電源的正極沿電流的方向，先根據滑動變阻器“一上一下”的原則，由于滑動變阻器的滑片向右移，燈泡的亮度變亮，則應該將下面右邊的B接線柱接入電路，如圖：

（2）根據圖乙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2.2V，低于燈泡的額定電壓2.5V，要使電壓表的示數為2.5V，則減小滑動變阻器兩端電壓，即減小滑動變阻器接入電路的阻值，故將將滑片應向B端移動；
（3）由圖丙所示的I-U關系圖線可知，燈泡額定電壓2.5V對應的電流為0.2A，小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由圖示圖象可知，隨U增大電流I增大，燈泡實際功率P=UI增大，由此可知，小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而增大．
（4）測定燈泡的功率的實驗滑動變阻器和燈泡是串聯的，燈泡亮度增大，是因為滑動變阻器的電阻減小造成的，串聯電路中，電阻起分擔電壓的作用，電阻越小，分擔的電壓越小，電壓表的示數減小，說明電壓表并聯在滑動變阻器的兩端．如圖．

（5）由題意P=U_RI=1.05W，所以I=$\frac{1.05W}{{U}_{R}}$，
此時燈泡正常工作，所以燈泡的額定功率為：
P_L=U_LI=2.5V×$\frac{1.05W}{{U}_{R}}$=$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}-2.5V}$，
所以，0.5W≤$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}-2.5V}$≤0.8W
解不等式得：7.66V≤U_總≤10.75V
又因為電源電壓為2的整倍數，所以U取8V或10V，
當U_總=10V時，
P_L=$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}-2.5V}$=0.55W，
當U_總=6V時，
P_L=$\frac{2.5V×1.05W}{{U}_{總}-2.5V}$=0.75W．
故答案為：
（1）見上圖；（2）2.2；B；（3）0.5；增大；（4）見上圖；（5）0.75．

點評 本題考查了測量小燈泡電功率的實驗，涉及電路故障的判斷、電壓表的讀數、串聯電路的分壓作用及額定功率的計算，同時還考查了學生對圖象的分析和處理能力，本實驗需要注意燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．