Question

5．小明用如圖1所示電路來測(cè)量小燈泡的電功率（部分實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)格已標(biāo)明）

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖l中滑動(dòng)變阻器連入電路，使之接入電路的阻值最大；
（2）實(shí)驗(yàn)中，小明發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩電表指針始終處于圖2所示位置，則接線柱⑥⑦間（填接線柱的數(shù)字編號(hào)）出現(xiàn)了斷路（選填“短路”或“斷路”）；
（3）有一位同學(xué)在連接電路后，閉合開關(guān)，在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片的過程中發(fā)現(xiàn)：燈泡變亮?xí)r，電壓表的示數(shù)變��；燈泡變暗時(shí)，電壓表的示數(shù)變大．經(jīng)檢查所用器材完好，請(qǐng)指出問題可能是電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端了．
（4）故障排除后，小明從滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)開始記錄數(shù)據(jù)，得到小燈泡U-I圖象如圖3所示，則小燈泡的額定功率是0.75W，所用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是下列四個(gè)選項(xiàng)中的C（選填選項(xiàng)前字母）：
A“5Ω 2A”B“15Ω 2A”C“25Ω 2A”D“30Ω 2A”
（5）由圖3可以算出燈泡兩端電壓為0.5V時(shí)燈絲電阻為5Ω，且正常發(fā)光時(shí)電阻明顯變大，這是由于燈泡電阻隨溫度的升高而增大．
（6）在某次調(diào)節(jié)中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小了△R₁，小燈泡的阻值變化了△R₂，則△R₁＞△R₂（選填“＞”、“＜”或“=”），機(jī)智的小明略加思考很快完成了分析，相信聰明的你也可以的：變阻器電阻減小，導(dǎo)致電路中電流增大，且電路中總電阻變小，而燈絲溫度升高，電阻變大，所以可以得出上述結(jié)論．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下接入電路，由圖中變阻器連入阻值最大確定其接線柱；
（2）由圖乙知兩電表示數(shù)情況，由此分析電路故障；
（3）電流表示數(shù)變大時(shí)，根據(jù)歐姆定律可知定值電阻兩端的電壓變大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓減小，據(jù)此判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓等于額定電壓，由圖象讀出燈泡正常發(fā)光的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率；
滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)開始記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器連入阻值，從而選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（5）由歐姆定律計(jì)算燈泡兩端電壓為0.1V時(shí)燈絲電阻；由燈泡電阻受溫度影響分析原因；
（6）通過對(duì)滑動(dòng)變阻器電阻、燈泡電阻、總電阻變化情況分析的出結(jié)論．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)入電路中，由圖知，為使變阻器連入阻值最大，應(yīng)將左下接線柱接入電路中，如圖所示：
；
（2）由甲圖知，電源由兩節(jié)干電池組成，即電源電壓為3V．
由圖乙知，電流表示數(shù)為0，燈泡不亮，電路有斷路發(fā)生，電壓表示數(shù)為3V，等于電源電壓，說明電壓表到電源間是通路，所以故障是⑥⑦間出現(xiàn)斷路了；
（3）閉合開關(guān)移動(dòng)滑片，燈泡變亮，說明電流表示數(shù)增大，電路電阻減小，串聯(lián)電路中導(dǎo)體兩端電壓與其阻值成正比，電壓表示數(shù)減小，說明與之并聯(lián)的電阻減小了；反之燈泡變暗時(shí)，電路中電流變小，電路的電阻增大，電壓表的示數(shù)變大，說明與之并聯(lián)的電阻增大了．由此可知原因是電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端了；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓等于額定電壓2.5V，由圖象可知此時(shí)通過燈泡的電流為0.3A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)開始記錄數(shù)據(jù)，此時(shí)電路中電阻最大，電流最小，由圖象知此時(shí)燈泡兩端電壓為0.5V，電流為0.1A，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{U-{U}_{L}}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V-0.5V}{0.1A}$=25Ω，
所以可選擇規(guī)格為“25Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器C；
（5）由歐姆定律可得，燈泡兩端電壓為0.1V時(shí)燈絲電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{最小}}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
正常發(fā)光時(shí)電阻明顯變大，是因?yàn)殡妷涸礁�，通過燈泡電流越大，燈泡功率越大，溫度越高，即燈泡電阻隨溫度的升高而增大；
（6）根據(jù)圖象可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻變小時(shí)，燈泡兩端電壓增大，電流也增大，燈泡電阻變大，總電阻變�。�
根據(jù)R=R_滑+R_燈．只有當(dāng)R_滑的減小量大于R_燈的增加量才會(huì)讓總電阻變�。�
故答案為：（1）見上圖；（2）⑥⑦；斷路；（3）電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端了；（4）0.75；C；（5）5；燈泡電阻隨溫度的升高而增大；（6）增大；大．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了測(cè)燈泡功率實(shí)驗(yàn)中，電路連接、故障判斷、U-I圖象的應(yīng)用、功率計(jì)算、電阻的變化的判斷等，考查的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．