Question

6．小蘭用圖甲所示電路測量額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω的小燈泡的電功率，所用電源電壓恒為6V．

（1）請根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙所示的實(shí)物圖連接完整．
（2）正確連接電路、閉合開關(guān)，觀察到燈泡閃亮一下后立即熄滅，原因可能是閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻沒有調(diào)到最大值處

次數(shù)	電壓U/V	電流I/A
1	2	0.2
2	2.5
3	3	0.26

（3）排除故障后，小蘭正確操作并記錄了三組數(shù)據(jù)（見右表）．其中第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，則該小燈泡的額定功率是0.6W．小蘭還發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)中當(dāng)電壓表的示數(shù)變大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比也在變大，這是因?yàn)闊艚z的電阻隨溫度的升高而增大．
（4）測量完燈泡的電功率，小蘭分別用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻更換電路中的燈泡來驗(yàn)證電流與電阻的關(guān)系，得到如圖丁所示的I-R關(guān)系圖象．實(shí)驗(yàn)中可供選擇的滑動(dòng)變阻器有R₁“20Ω  0.5A”與R₂“50Ω  0.5A”兩種規(guī)格，分析圖象可知小明選用的是滑動(dòng)變阻器R₂（選填“R₁”或“R₂”）．若某次實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為14Ω，則此時(shí)所用定值電阻的阻值為10Ω．

Answer 1

分析 （1）把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路即可正確解題．
（2）燈泡L閃亮一下后立即熄滅說明電路中電流過大，燈泡被燒壞，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的作用進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；電壓表與電流表的示數(shù)之比為燈泡電阻，根據(jù)燈絲電阻與溫度關(guān)系分析原因；
（4）①在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要改變接入電路的電阻阻值大小，但不同阻值的電阻兩端電壓不變；
②串聯(lián)電路中用電器兩端電壓與其阻值成正比，由圖象可得電阻兩端電壓，已知電源電壓和電阻兩端電壓，可以得到滑動(dòng)變阻器兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路用電器兩端電壓與電阻的對應(yīng)關(guān)系，得到定值電阻的阻值．

解答 解：（1）根據(jù)滑動(dòng)變阻器的原則“一上一下”，將燈泡右端接線柱與滑動(dòng)變阻器A接線柱連接即可，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)時(shí)，觀察到燈泡L閃亮一下后立即熄滅，說明閉閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻沒有調(diào)到最大值處；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.6W；
電壓表測燈泡兩端電壓，電流表測其電流，根據(jù)歐姆定律可知：電壓表與電流表的示數(shù)之比為燈泡電阻，根據(jù)P=UI可知隨著燈泡兩端電壓和電流增大，燈泡的實(shí)際功率變大，溫度升高，電阻變大，是因?yàn)闊艚z電阻受溫度的影響；
（4）①由圖象知，不同阻值的電阻兩端電壓等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=…=2.5V，
假設(shè)選擇25Ω的定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值電阻兩端電壓為2.5V不變，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為35Ω，所以滑動(dòng)變阻器選擇“50Ω  0.5A”，即選擇滑動(dòng)變阻器R₂；
②滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U₂=U-U₁=6V-2.5V=3.5V
由串聯(lián)電路的分壓原理$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
代入數(shù)值得$\frac{2.5V}{3.5V}$=$\frac{{R}_{1}}{14Ω}$，
解得R₁=10Ω，即選擇的定值電阻阻值為10Ω．
故答案為：（1）見上圖；
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻沒有調(diào)到最大值處；
（3）0.6；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（4）R₂；10．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)物圖的連接、電流表的讀數(shù)、求燈泡額定功率、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．