Question

13．小軍同學(xué)在做“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小燈泡額定電壓為2.5V，正常工作時(shí)的電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關(guān)各1個(gè)，規(guī)格分別為“10Ω  1?A”和“30Ω  0.5?A”的滑動(dòng)變阻器2個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）小軍設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，他應(yīng)選用規(guī)格為“30Ω0.5?A”的滑動(dòng)變阻器．
（2）圖乙是小俊根據(jù)電路圖連接的實(shí)物圖，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)檢查是由于一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在圖乙中連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線．

（3）正確連接實(shí)物圖，笑笑剛接好最后一根線，發(fā)現(xiàn)：燈泡就發(fā)出刺眼的亮光，兩表示數(shù)均很大，則他操作中的錯(cuò)誤有：連接電路時(shí)開關(guān)沒有斷開、連接電路時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值，
緊接著小燈泡不亮了、電流表無示數(shù)、電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，則電路故障原因可能是燈泡斷路；
（4）故障排除后重新閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P到某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖丙，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向左（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（5）小軍同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丁所示的圖象．根據(jù)圖象信息得，小燈泡的額定功率是0.5W．該圖象不是直線，主要原因是燈泡的電阻隨溫度的變化而變化．

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）測(cè)量小燈泡的額定功率，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)；
（3）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值，從開關(guān)與滑動(dòng)變阻器方面分析原因；根據(jù)電表示數(shù)情況分析電路故障的原因；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)其電壓等于額定電壓，由圖丙讀出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理判斷滑片的移動(dòng)方向；
（5）根據(jù)圖象確定當(dāng)電壓為2.5V時(shí)的電流，根據(jù)公式P=UI計(jì)算出額定電功率；
根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點(diǎn)分析電流與電壓不成正比的原因．

解答 解：
（1）小燈泡的額定電壓是2.5V，正常工作時(shí)的電阻約為10Ω，則小泡正常發(fā)光時(shí)，通過小燈泡的電流約是I'=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由歐姆定律可得，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以應(yīng)選擇“30Ω 0.5?A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）由圖乙所示電路圖可知，電壓表串聯(lián)在電路中，小燈泡與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)，電路圖如圖所示：
；
（3）連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡發(fā)出發(fā)出刺眼的亮光，說明連接完最后一根導(dǎo)線，電路閉合，連接電路時(shí)開關(guān)沒有斷開；燈發(fā)出明亮耀眼光，說明電路電流太大，電路電阻很小，是因?yàn)檫B接電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值處造成的；
小燈泡不亮，電流表無示數(shù)可能是電路出現(xiàn)斷路了，電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源之間是通路，則故障的原因可能是小燈泡斷路；
（4）由圖丙可知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，燈泡兩端的電壓為2.2V，為使燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理滑片的移動(dòng)左端移動(dòng)，以增大燈泡兩端電壓，直至2.5V為止；
（5）由圖丁知，當(dāng)U=2.5V時(shí)燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.2A，則燈泡額定功率為：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以電流、電壓的圖象不是一條直線．
故答案為：（1）“30Ω 0.5A”；（2）見上圖；（3）連接電路時(shí)開關(guān)沒有斷開；連接電路時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值；燈泡斷路；（4）左；2.5；（5）0.5；燈泡的電阻隨溫度的變化而變化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器的選擇、實(shí)物電路的連接、電表的讀數(shù)、求燈泡功率等問題；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)一定要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直．