Question

7．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，小燈泡額定電壓為2.5Ⅴ（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為能順利完成該實驗探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選用B．選填：（“A”或“B”）
A．“10Ω  0.5A”的滑動變阻器    B．“20Ω  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）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，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端（選填：“A”或“B”）．
（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：燈泡斷路．
（5）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑片，發(fā)現(xiàn)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端移動（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）選擇滑動變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動變阻器的最大電阻和電路允許通過的最大電流考慮：
滑動變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動變阻器的最大阻值．
滑動變阻器允許通過的最大電流大于電路最大電流．
（2）根據(jù)電路允許通過的最大電流判斷電流表的量程，把電流表串聯(lián)在電路中；
（3）連接電路時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器滑片滑到阻值最大處；
（4）電流表測量電路電流，電壓表測量燈泡兩端電壓．閉合開關(guān)電流表沒有示數(shù)，說明電路是斷路，電壓表有示數(shù)，說明與電壓表串聯(lián)的電路是通路；
（5）看清量程和分度值，讀出電壓表示數(shù)；根據(jù)串聯(lián)分壓特點確定滑片移動方向；
（6）①分析圖象，得出小燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，利用R=$\frac{U}{I}$得出電阻，利用P=UI求出電功率．
②燈絲的電阻受溫度影響很大，當(dāng)燈泡的實際功率太低，亮度太低就不能看到燈泡發(fā)光．

解答 解：（1）燈泡正常工作時電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.2A．測定燈泡功率的實驗中，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點得，燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得滑動變阻器電阻為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}$═$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω．滑動變阻器應(yīng)選“20Ω  0.5A”的滑動變阻器B；
（2）把電流表串聯(lián)在電路中，由于燈泡正常工作時電流為I_L≈0.2A．則電流表量程為0～0.6A，電路圖如圖所示；

（3）連接電路時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器滑片滑到阻值最大處，根據(jù)實際連接，滑片應(yīng)處于A端；
（4）閉合開關(guān)后，電流表沒有示數(shù)，說明電路是斷路，電壓表有示數(shù)，說明與電壓表串聯(lián)的電路是通路；所以故障原因可能是燈泡斷路；
（5）電壓表接的是0～3V量程，分度值為0.1V，此時示數(shù)為2.2V；該電壓低于額定電壓，為使電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)減小滑動變阻器連入電路的電阻值，所以滑片應(yīng)該向B端移動；
（6）①分析圖象可知：當(dāng)電壓為2.5V時，電流為0.2A，由I=$\frac{U}{R}$得此時小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
額定功率為P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②由圖象可知，燈絲電阻隨電壓增大而增大，主要是由于燈絲的溫度升高．
故答案為：（1）B；（2）如上圖；（3）斷開；A；（4）燈泡斷路；（5）2.2；B；（6）①12.5；0.5；②溫度．

點評 此題主要考查學(xué)生對于測量小燈泡電功率實驗的理解和掌握，熟知電路圖、實驗原理以及曲線圖的分析是解題關(guān)鍵．