Question

15．小明做測定“小燈泡的電功率”實驗時，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電表、開關和導線．如下圖甲所示是小明沒有連接完的實物電路．
（1）用筆畫線代替導線，將圖甲中的器材連成完整的實驗電路．在閉合開關前，應將滑片置于A（選填“A”或“B”）端．
（2）小明連好電路閉合開關，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，請寫出一種可能的故障原因燈泡斷路（各儀表都沒質量問題且連接正確）；
（3）小明排除故障后閉合開關，移動滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向右端滑動（選填“左”或“右”）；
（4）小明通過移動滑片P，分別記下了多組對應的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了上圖乙所示的U-I圖象．根據(jù)U-I圖象提供的信息，可知小燈泡的額定功率是0.5W，當加在小燈泡兩端的電壓為1.5V時，小燈泡的電阻是10Ω．
（5）小明發(fā)現(xiàn)U-I圖象不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比．小明很納悶，請你幫助他分析：原因：燈絲的電阻受溫度的影響．
（6）若電源電壓為6V，滑動變阻器有“10Ω，1.5A”和“20Ω，1A”兩種規(guī)格，則本實驗中應選用規(guī)格為20Ω，1A的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．為保護電路，閉合開關之前，滑動變阻器接入電路電阻應最大；
（2）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（3）電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應調(diào)節(jié)滑動變阻器，增大燈泡電壓，根據(jù)電路圖確定滑片的移動方向．
（4）根據(jù)圖乙讀出燈泡正常發(fā)光時，燈泡的額定電流，然后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，；
根據(jù)圖乙讀出燈泡兩端電壓為1.5V時對應的電流，然后根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出小燈泡此時的阻值；
（5）分析電阻的變化，得出燈絲電阻與溫度的關系．
（6）根據(jù)串聯(lián)電路特點，由歐姆定律經(jīng)過計算確定使用哪個滑動變阻器．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表應選0～3V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

為防止電路中電流過大燒壞用電器，所以開關閉合時滑動變阻器應處于最大阻值，即A端；
（2）燈泡不亮，故障可能是電路斷路，也可能是燈泡短路；
電流表無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連；因此故障為燈泡斷路．
（3）電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓，由電路圖可知，向右移動滑動變阻器滑片，滑動變阻器接入電路的阻值變小，燈泡兩端電壓變大．
（4）根據(jù)圖乙可知，當燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.2A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
當燈泡兩端電壓為1.5V時，通過燈泡的電流為0.15A，故此時燈絲的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
（5）燈泡的電壓越大，燈泡越亮，則燈絲的溫度越高，所以燈絲的電阻越大，因此燈泡的電流與電壓不成正比．
（6）燈泡正常發(fā)光時U_燈=2.5V，I_燈=0.25A，滑動變阻器電壓U_滑=U-U_燈=6V-2.5V=3.5V，滑動變阻器阻值R_滑動=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{燈}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，所以應選擇規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器．
故答案為：（1）見解答圖；A；（2）燈泡斷路；（3）右；（4）0.5；10；（5）燈絲的電阻受溫度的影響；（6）20Ω，1A．

點評 本實驗考查了電壓表量程的選擇、實物電路的連接、根據(jù)圖象得出有用信息的能力以及燈絲的電阻與溫度的關系；由I-U圖象找出電壓對應的電流，熟練應用歐姆定律和功率計算公式的應用是正確解題的關鍵．