Question

2．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為了能夠順利完成實驗探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選用B
A．“10Ω 0.5A”的滑動變阻器   B．“50Ω 0.5A”的滑動變阻器
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的實物電路連接完整．
（3）閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動變阻器的滑片滑到A（選填“A”或“B”）端．
（4）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，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，則故障原因是小燈泡斷路．
（5）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑片，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)是2.2V；為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”）端移動．
（6）根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化關(guān)系的圖象（如圖丙所示）．分析圖象可知：
①小燈泡的額定功率為0.625W．
②小燈泡燈絲電阻是變化的，主要是受溫度變化的影響．
③實驗中觀察到：當(dāng)小燈泡兩端的電壓低于0.5V時，小燈泡不發(fā)光，根據(jù)圖象分析其原因是實際電功率太�。�

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值，從而選擇合適的變阻器；
（2）本實驗中，電流表和燈泡串聯(lián)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流確定電流表量程，由此連接電路；
（3）閉合開關(guān)前，變阻器滑片應(yīng)處于最大值處；
（4）電流表無示數(shù)，電路可能出現(xiàn)斷路，再由電壓表示數(shù)分析判斷故障；
（5）由圖乙讀出兩電壓表示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓間的關(guān)系確定滑動變阻器滑片的移動方向；
（6）①由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時通過燈泡的電流，由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；
②燈泡電阻受溫度的影響，由此分析解答；
③燈泡亮度由實際功率決定，由此分析解答．

解答 解：
（1）由歐姆定律可知，燈泡正常發(fā)光電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，所以選擇滑動變阻器B合適；
（2）測定小燈泡的電功率的實驗中電流表應(yīng)與燈泡串聯(lián)，由燈泡正常發(fā)光電流可知電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（3）為了保護電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動變阻器的滑片滑到最大值A(chǔ)端；
（4）小燈泡始終不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電路可能出現(xiàn)斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源間是通路，電路只有一處故障，所以故障是燈泡斷路；
（5）由圖乙知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數(shù)為2.2V；
燈泡電壓小于額定電壓2.5V，由電路圖可知，要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)向B端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值減小，燈泡兩端的電壓增大到2.5V為止；
（6）①由圖丙可知，燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.25A，
燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
②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，原因是燈泡的電阻受溫度變化的影響；
③根據(jù)燈泡的亮度由實際功率決定，由圖象知，當(dāng)燈泡兩端電壓小于0.5V時，電流為0.1A，由P=UI知燈泡實際功率非常小，所以燈泡不發(fā)光．
故答案為：（1）B；（2）如上圖所示；（3）A；（4）小燈泡斷路；（5）2.2； B；（6）①0.625； ②溫度；③實際電功率太小．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇、實物圖的連接、實驗操作、歐姆定律的應(yīng)用、電表的讀數(shù)、電路故障判斷、功率計算等知識點，考查的知識點較多，要求學(xué)生有較強的能力．