Question

15．小強(qiáng)同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一個(gè)銘牌不清楚的小燈泡（額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為10Ω），于是決定測(cè)定該燈泡額定電功率．他所使用的電源電壓為6V，滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的規(guī)格分別為“10Ω 2A”和“20Ω 1A”，如圖甲是小剛連接的實(shí)驗(yàn)電路．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲的實(shí)物電路連接完整；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該選擇滑動(dòng)變阻器R₂（選填“R₁”或“R₂”）．閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片移動(dòng)到最左端（選填“左”或“右”）；
（3）小強(qiáng)連好電路閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電壓表、電流表都有示數(shù)，其原因是滑動(dòng)變阻器的接入阻值太大，小燈泡實(shí)際功率太�。�
（4）小強(qiáng)移動(dòng)滑片，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量．當(dāng)滑片P于某處時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右端滑動(dòng)（選填“左”或“右”）；小剛畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象如圖乙，則小燈泡的額定電流為0.2A，額定功率為0.5W；
（5）在多次測(cè)量中，小剛還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”），這是因?yàn)闊艚z電阻受溫度影響引起的；
（6）實(shí)驗(yàn)中繪出了小燈泡的電流與電壓關(guān)系的U-I圖象如圖，則如圖中有關(guān)此小燈泡功率P與U²或P與I²的圖象可能正確的是D；

（7）小強(qiáng)又取了一個(gè)規(guī)格型號(hào)完全相同的舊燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時(shí)，燈泡亮度明顯偏暗，他仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)這只燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑，燈絲變細(xì)，消耗的實(shí)際功率變�。ㄟx填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）在連接電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，注意電流表和電壓表的連接方法．電流表串聯(lián)在電路中，電壓表與燈泡并聯(lián)，并注意其量程和正負(fù)接線柱的接法．
（2）根據(jù)小燈泡的額定電壓及電源電壓計(jì)算所串聯(lián)電阻的最小阻值．根據(jù)串聯(lián)電路的知識(shí)分析選擇滑動(dòng)變阻器的．
滑動(dòng)變阻器在電路中可以保護(hù)電路，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到阻值最大的位置．
（3）閉合開關(guān)燈泡不亮，電流表、電壓表均有示數(shù)，排除斷路和短路，可能是燈泡的實(shí)際功率太小造成，分析原因．
（4）滑動(dòng)變阻器可以改變燈泡兩端電壓．根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)和歐姆定律判斷如何使燈泡兩端的實(shí)際電壓達(dá)到額定電壓；
已知燈泡的額定電壓，通過圖象得到額定電壓下的電流，利用公式P=UI得到燈泡的額定功率．
（5）燈絲電阻受溫度的影響，變化較明顯，并且溫度越高，電阻越大．
（6）根據(jù)公式P=I²R或P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析．
（7）在兩端電壓一定時(shí)，用電器消耗的功率的變化用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析．

解答 解：（1）由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡正常工作的電流：I=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
由于電流表串聯(lián)在電路中，則應(yīng)選擇0～0.6A的量程；
電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，根據(jù)額定電壓，應(yīng)選擇0～3V的量程．
連接如圖：

（2）根據(jù)串分壓的知識(shí)，若滑動(dòng)變阻器的電阻最大為10Ω，與燈泡的電阻相等，則小燈泡兩端的電壓最小為$\frac{1}{2}$×6V=3V，而其額定電壓為2.5V，所以不能選擇“10Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，應(yīng)選擇“20Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器R₂．
閉合開關(guān)前為了保護(hù)電路應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到阻值最大的位置，即滑動(dòng)變阻器左端．
（3）電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，發(fā)觀燈泡總不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，則可能是因?yàn)樽冏杵魍瑫r(shí)接了下面兩個(gè)接線柱，燈泡兩端的電壓太低造成．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律電阻大的分擔(dān)的電壓多可知，要想讓燈泡的電壓變大，可以讓變阻器的電壓變小，故應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的阻值變小即可，所以應(yīng)將滑動(dòng)變阻器向右移動(dòng)．
通過圖象可知：燈泡兩端電壓為2.5V，通過的電流為0.2A，則燈泡的額定功率P_額=U_額I=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）隨電壓的升高而增大，燈絲的溫度升高，電阻隨之增大，所以當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，燈泡的電阻即電壓表與電流表的示數(shù)比值是變大的．
（6）由P=I²R知，由于電阻也在變大，所以與I2的圖象有向上的趨勢(shì)，C錯(cuò)誤，D正確；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析知，由于電阻在變大，所以比值比正比有變小的趨勢(shì)，AB均錯(cuò)誤．
（7）一個(gè)規(guī)格型號(hào)完全相同的舊燈泡由于使用時(shí)間很久，鎢絲發(fā)生升華現(xiàn)象而變細(xì)；燈絲電阻變大，則照明電路里，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，消耗的功率變小，即實(shí)際功率減�。�
故答案為：（1）見上圖；（2）R₂；左；（3）滑動(dòng)變阻器的接入阻值太大，小燈泡實(shí)際功率太��；（4）右；0.2；0.5；（5）變大；溫度；（6）D；（7）小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電流表的調(diào)節(jié)及讀數(shù)、電路故障分析、求燈泡額定功率、燈泡電阻與溫度的關(guān)系、升華現(xiàn)象、電功率的變化以及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，考查角度廣，設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)多，綜合性較強(qiáng)，具有一定的代表性．