Question

7．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，小明所在的實驗小組用的電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω．他們所設(shè)計的實驗電路圖如圖甲所示．
（1）在連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，電流表的量程應(yīng)選0～0.6A．應(yīng)該選用的滑動變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．

（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)位于左（選填“左”或“右”）端．
（3）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，電流表示數(shù)為零，產(chǎn)生故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）小明排除故障后閉合開關(guān)，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）小麗同學(xué)移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（6）在完整記錄了實驗數(shù)據(jù)之后，實驗小組的同學(xué)對數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，求出了每一次測量狀態(tài)時小燈泡的電阻值，他們發(fā)現(xiàn)了隨著燈泡兩端的電壓增大，燈泡的電阻變大，（選填“變大”、“變小”或“不變”），關(guān)于電阻變化的特點，最合理的解釋是燈泡電阻隨溫度的變化而變化．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.50	3.00
I/A	0.20	0.29	0.37	0.44	0.51		0.57

Answer 1

分析 （1）在連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流確定電流表量程；由燈泡正常工作，根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算變阻器連入阻值，從而確定變阻器規(guī)格；
（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到最大值處；
（3）電路故障可能是斷路或短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象確定故障原因；
（4）讀出電壓表示數(shù)，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，由電路特點分析；
（5）由I-U圖象找出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，然后由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率；
（6）根據(jù)P=UI可知燈泡的功率變化和溫度的變化，再根據(jù)歐姆定律求出表格中數(shù)據(jù)對應(yīng)的電阻，從而得出電阻的變化規(guī)律，從而得出燈泡電阻與溫度的關(guān)系．

解答 解：
（1）為保護(hù)電路，在連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
燈泡正常工作電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程；
根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，燈泡正常工作，變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$≈14Ω，所以應(yīng)選擇滑動變阻器B；
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到最大值左端；
（3）燈泡不亮，可能是由燈泡斷路，或燈泡短路，或燈泡之外斷路造成的；
電流表示數(shù)為零，說明電路存在斷路；電壓表指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說明電壓表與電源兩極間是通路，綜合分析可知，電路故障可能是燈泡斷路；
（4）電壓表使用0～3V量程，分度值0.1V，圖乙所示此時燈泡電壓為2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小，滑片向右端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V為止；
（5）圖丙所示的I-U圖象可知，燈泡額定電壓2.5V對應(yīng)的電流是0.2A，
燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（6）由P=UI可知燈泡兩端的電壓和電流在增大，電功率也在逐漸變大，溫度升高；
根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，由歐姆定律可知對應(yīng)的電阻依次為：4Ω、4.1Ω、4.3Ω、4.5Ω、4.7Ω、4.8Ω、5.2Ω，所以燈泡的電阻隨溫度的升高而變大．
故答案為：（1）斷開；0.6；R₂ ；（2）左；（3）燈泡斷路；（4）2； 右；（5）0.5；（6）變大；燈泡電阻隨溫度的變化而變化．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇和正確的使用、滑動變阻器的正確使用、歐姆定律的應(yīng)用、電流表的讀數(shù)、分析總結(jié)實驗規(guī)律等知識點，考查的知識點較多，要求學(xué)生有較強(qiáng)的能力，試題難度較大．