Question

12．在测量小灯泡电功率的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉．
（2）若某小组同学闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P的过程中，发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表均有示数但始终不变，则电路中发生的故障时将变阻器下面两个接线柱连入了电路．
（3）排除故障后，继续进行实验．测量数据如表．

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
发光情况	明亮	亮	更明亮	较亮	较暗	微光	熄灭	熄灭
电压U/V	2.5	2.1	3.0	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.30	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

分析实验数据可知：
①小灯泡的额定功率为0.7W
②7、8两次实验中，灯泡熄灭的原因是实际功率太小．
③小灯泡的电阻不是定值，是因为电阻受到温度的影响．请推测：小灯泡断电一点时间后的电阻可能是1Ω（选填“0Ω”“1Ω”“2Ω”“8.9Ω”）．
（4）另一个小组的电压表突然损坏，该组同学手边有多余电流表和5Ω的定值电阻，为了测出小灯泡的额定功率，小明灵机一动，设计了如图电路图；并进行如下操作：
①调节滑片至阻值最大处，并同时闭合S₁、S₂、S₃；
②调节滑动变阻器的滑片，直至电流表A₁的示数为0.5A时，记下电流表A的示数0.8A（见图）；
③根据公式计算出灯的额定功率为0.75W．

Answer 1

分析 （1）小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，求出灯正常发光时的电流，根据当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大确定变阻器的连接；
（2）移动滑动变阻器的滑片P的过程中，电压表、电流表均有示数说明电路为通路，灯不亮，说明电路中电流过小，据此分析；
（3）①由表中实验数据求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；
②如果灯泡实际功率如果太小，将不足以引起灯泡发光；
③灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，根据表中实验数据求出灯泡电阻阻值，然后答题
图丙中，三个开关都闭合时，灯泡和电阻R并联，因此两端电压相等；知道灯泡的额定电压和定值电阻的阻值，由此求出通过定值电阻的电流；
电流表A测量的是干路电流，等于支路电流之和，从而确定了电流表A选择的量程和读数，也能求出通过灯泡的电流，最后根据P=UI计算出灯泡的额定功率．
（4）图乙中，三个开关都闭合时，灯泡和电阻R并联，因此两端电压相等；知道灯泡的额定电压和定值电阻的阻值，由此求出通过定值电阻的电流；
电流表A测量的是干路电流，等于支路电流之和，从而确定了电流表A选择的量程和读数，也能求出通过灯泡的电流，最后根据P=UI计算出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，灯正常发光时的电流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，电流表选用小量程串联在电路中，当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，即滑片右边电阻丝连入电路中，如下所示：

（2）若某小组同学闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P的过程中，电压表、电流表均有示数说明电路为通路，灯不亮，说明电路中电流过小，电压表、电流表均有示数但始终不变，说明变阻器失去了变阻的作用，则电路中发生的故障：将变阻器下面两个接线柱连入了电路；
将变阻器下面两个接线柱连入了电路
（3）①灯在额定电压下的功率为额定功率，由表格中数据可知，灯泡两端的电压U=2.5V时，通过灯泡的电流为0.28A，故灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
②由表中实验数据可知，7、8两次实验，灯泡电压与电流很小，灯泡实际功率很小，由于灯泡实际功率很小不足以引起灯泡发光，所以灯泡熄灭．
③由表中第8组实验数据可知，此时灯泡电阻R=$\frac{{U}_{8}}{{I}_{8}}=\frac{0.1V}{0.05A}$=2Ω，灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，小灯泡在断电一段时间后，灯丝温度降低，灯泡电阻阻值减小，则灯泡电阻可能是1Ω．
（4）①调节滑片至阻值最大处，并同时闭合S₁、S₂、S₃；
②调节滑动变阻器的滑片，直至电流表A₁的示数为0.5A时，记下电流表A的示数0.8A（见图）；
③在②中，电阻R的电压U_R=I_RR=0.5A×5Ω=2.5V，根据并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，灯正常发光，根据并联电路电流的规律，通过灯电流即灯的额定电流：
I_L=0.8A-0.5A=0.3A，
灯的额定功率为：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.3A=0.75W
故答案为：（1）如上所示；（2）将变阻器下面两个接线柱连入了电路；（3）①0.7；②实际功率太小；③温度；1Ω；（4）0.5；0.8；0.75．

点评 本题测量小灯泡电功率，考查电路的转接、反常现象的分析；额定功率的计算、影响灯的亮度的因素和电阻大小的因素及设计实验方案的能力，难度较大．