Question

2．在定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為能順利完成該實(shí)驗(yàn)探究，下列兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用B．
A．“10Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器    B．“20Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整．
（3）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)，閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端（選填：“A”或“B”）．
（4）閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng) 變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是：燈泡斷路．
（5）排除故障后，閉合開關(guān)，移 動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)是2.2 V；為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向B端移動(dòng)（選填：“A”或“B”）．
（6）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系如圖丙所示．分析圖象可知：
①該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是12.5Ω；額定功率為0.5W．
②小燈泡燈絲的電阻是變化的，主要是受溫度變化的影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，由分壓原理求變阻器的最小阻值，確定變阻器的規(guī)格；
（2）由歐姆定律求出燈正常工作時(shí)的電流大小，確定電流表量程串聯(lián)在電路中；
（3）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動(dòng)變阻器的滑片滑到阻值最大處；
（4）若電流表示數(shù)為0，燈不亮，說明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路了；
（5）由圖中電壓表小量程讀數(shù)，燈在額定電壓下正常工作，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（6）①由圖乙找到額定電壓下的電流，根據(jù)歐姆定律和P=UI求電阻和電功率；
②小燈泡燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．

解答 解：（1）燈正常發(fā)光時(shí)電壓為2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為U_滑=6V-2.5V=3.5V，變阻器的電壓是燈的電壓的$\frac{3.5V}{2.5V}$倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為R_滑=$\frac{3.5V}{2.5V}$×12Ω=16.8Ω，選用“20Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器，即選B；
（2）小燈泡額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω），燈正常工作時(shí)的電流約為I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，電流表選用小量程串聯(lián)在電路中，如下所示：

（3）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端；
（4）經(jīng)分析，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng) 變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是：燈泡斷路；
（5）排除故障后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖乙所示，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，其讀數(shù)是2.2V；
為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理減小變阻器連入電路中的電阻，即將滑動(dòng)變阻器的滑片向B移動(dòng)．
（6）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系如圖丙所示．分析圖象可知：燈在額定電壓2.5V時(shí)，通過的電流為0.2A，①燈的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
額定功率為P=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W．
②小燈泡燈絲的電阻是變化的，主要是受溫度變化的影響．
故答案為：（1）B；
（2）如上所示；
（3）A；
（4）燈泡斷路；
（5）2.2；B；
（6）①12.5；0.5；②溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)定小燈泡的電功率，考查器材的選擇、電路的連接、注意事項(xiàng)、故障分析、操作過程及控制變量法的運(yùn)用、電阻和電功率的計(jì)算及影響電阻大小的因素，綜合性較強(qiáng)．