Question

小功同學(xué)在測(cè)標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡功率實(shí)驗(yàn)時(shí)，他的電路已經(jīng)連成如圖甲所示．
（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，幫他把電壓表正確連入電路，連線不能交叉．在連接好電路后，要先將滑動(dòng)變阻器滑片P移至______端（選填“A”或“B”）后，開(kāi)關(guān)才能______．
（2）如果用干電池作電源，他至少要用______節(jié)．
（3）圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的I-U圖象．當(dāng)P在某位置時(shí)，電壓表示數(shù)為1.5V，燈泡電阻為_(kāi)_____Ω，燈泡發(fā)光______（選填“較暗”或“較亮”）；要使燈正常發(fā)光，應(yīng)將滑片P向______端（選填“A”或“B”）移動(dòng)，燈泡的額定功率為_(kāi)_____W．
（4）小功同學(xué)還想粗略測(cè)量自己家里微波爐工作時(shí)的電功率，除了用秒表外，你認(rèn)為還需要______．僅讓一只“220V  100W”的白熾燈泡連續(xù)工作15min，如圖所示的電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)了60r，則燈泡消耗的電能為_(kāi)_____kW?h，實(shí)際消耗的功率為_(kāi)_____W，兩端的實(shí)際電壓______（選填“高于”、“等于”或“低于”）額定電壓220V．電能表參數(shù)3000r/
（5）另一同學(xué)小紅連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針的轉(zhuǎn)向情況如圖丙所示，則可能的原因是：電流表______電壓表______．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	燈泡兩端 電壓/V	通過(guò)燈泡 電流/A	燈泡 亮度	燈泡的 功率/W	燈泡的 平均功率/W
1	3	0.28	較亮	0.84	？
2	2.5	？	正常發(fā)光	？
3	2	0.22	較暗	0.44

（6）小芳設(shè)計(jì)的表格中有一處不妥，請(qǐng)幫助她指出來(lái)______．通過(guò)分析表格中數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，燈泡的亮度是由______  決定的．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)；閉合開(kāi)關(guān)，為防止電路中電流過(guò)大燒壞用電器，滑動(dòng)變阻器處于最大阻值；
（2）每節(jié)干電池電壓是1.5V，根據(jù)燈泡額定電壓確定電源所用干電池的節(jié)數(shù)．
（3）根據(jù)圖象讀出電壓表示數(shù)為1.5V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，利用歐姆定律求出此時(shí)燈泡的電阻；根據(jù)燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小判斷此時(shí)燈泡的亮暗；要使燈泡正常發(fā)光應(yīng)使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓，即調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)變大，再由圖象得出2.5V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）秒表是測(cè)量時(shí)間的功率，根據(jù)P=可知，要測(cè)量自己家里微波爐工作時(shí)的電功率，還需要測(cè)量消耗電能的電能表；“3000r/kW?h”的意義為：每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)就轉(zhuǎn)過(guò)3000r，從而可以計(jì)算出電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)60r消耗的電能，又知道工作時(shí)間，可利用公式P=計(jì)算出燈泡的實(shí)際功率，再和額定功率比較得出實(shí)際電壓和額定電壓的關(guān)系；
（5）電流表指針偏轉(zhuǎn)到最左端，可判斷流經(jīng)電流表的電流方向反了，由此可判斷出其正負(fù)接線柱連接反了；電壓表指針偏轉(zhuǎn)到最右端，可判斷是選擇的量程小，應(yīng)換用較大的量程；
（6）在不同電壓下工作，燈泡的電功率是不一樣的，所以求平均值是無(wú)意義的；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，燈泡亮度跟燈泡實(shí)際功率有關(guān)，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮．
解答：解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，如下圖所示：

閉合開(kāi)關(guān)前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處的B端；
（2）燈泡額定電壓是2.5V，每節(jié)干電池電壓是1.5V，則至少用兩節(jié)干電池做電源；
（3）由圖象知，當(dāng)燈泡兩端電壓為1.5V時(shí)，通過(guò)的電流為0.15A，根據(jù)歐姆定律可得燈泡的電阻R===10Ω；
因?yàn)闊襞輧啥说膶?shí)際電壓低于額定電壓，所以燈泡的實(shí)際功率小于額定功率，燈泡發(fā)光較暗；
要使燈泡正常發(fā)光，需要提高燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓，所以應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，故將滑動(dòng)變阻器滑片向A端移動(dòng)；
已知燈泡的額定電壓為U_額=2.5V，由圖象可知，此時(shí)的電流為I_額=0.2A，所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）由測(cè)量功率的原理P=知：需要的器材是電能表測(cè)量電能，秒表測(cè)量時(shí)間；
∵“3000r/kW?h”，它表示：每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)3000圈，
∴電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)1圈，用電器消耗電能：kW?h；
轉(zhuǎn)盤(pán)在15min內(nèi)轉(zhuǎn)了60轉(zhuǎn)，用電器消耗電能：kW?h×60=0.02kW?h；
燈的實(shí)際功率是：P===0.08kW=80W，
由于燈的實(shí)際功率低于額定功率，所以燈的實(shí)際電壓低于額定電壓；
（5）流表的指針偏向最左端是正負(fù)接線柱接反了；電壓表的指針偏向最右端是選用的量程過(guò)��；
（6）表格中設(shè)計(jì)燈泡的平均功率是錯(cuò)誤的，因?yàn)樾�燈泡的�?shí)際電功率為P=UI，燈泡兩端電壓U改變，通過(guò)燈絲的電流改變，則燈泡實(shí)際功率也隨之改變，所以設(shè)計(jì)的燈泡的平均電功率是錯(cuò)誤的，沒(méi)有意義的；
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，燈泡越來(lái)越亮，實(shí)際功率越來(lái)越大，燈泡亮度取決于燈泡的實(shí)際功率．
故答案為：
（1）如上圖所示；B；閉合；
（2）2；
（3）10；較暗；A；0.5；
（4）電能表；0.02；80；低于；
（5）正負(fù)接線柱接反了；選用的量程過(guò)��；
（6）求電功率的平均值；實(shí)際功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電壓表和電流表的正確使用、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、滑動(dòng)變阻器的使用、家用電器實(shí)際功率的計(jì)算、歐姆定律的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)的評(píng)估等，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性強(qiáng)；從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)燈泡亮度的決定因素，首先明白燈泡亮度與實(shí)際功率有關(guān)，才不會(huì)答出亮度與電壓有關(guān)或亮度與電流有關(guān)．