Question

2．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．待選滑動變阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（10Ω 0.5A）、R₃（500Ω 1A）．
（1）為順利完成實驗，應(yīng)該選用的變阻器規(guī)格是10Ω 0.5A；
（2）小向同學(xué)正確選擇器材并按實驗步驟正確操作，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成如圖2所示的I-U圖象，根據(jù)圖象，可知小燈泡的額定功率是0.5W．

（3）在小向同學(xué)完成實驗后，小勇同學(xué)也利用這套實驗器材進(jìn)行同樣的實驗，實驗中連接好如圖1電路，閉合開關(guān)，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，原因可能是小燈泡斷路（寫出一種即可）．

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）由圖丙所示圖象求出燈泡額定電壓所對應(yīng)的電流，由P=UI求出燈泡額定功率．
（3）燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數(shù)可能是電路斷路；電壓表示數(shù)接近3V，等于電源電壓，說明電壓表與電源兩端相連，電壓表并聯(lián)電路之外，不存在斷路；綜合分析知電路故障原因是燈泡斷路．

解答 解：（1）燈泡正常工作時電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
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'=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
滑動變阻器電阻為：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω．
滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動變阻器電阻，“5Ω  0.5A”電阻太小，“500Ω  1A”電阻太大．“10Ω  0.5A”的滑動變阻器電阻和電流都合適．
（2）由圖丙所示I-U圖象可知，燈泡額定電壓U=2.5V，所對應(yīng)的電流I=0.2A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）閉合開關(guān)，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，原因可能是小燈泡斷路；
故答案為：（1）10Ω  0.5A；（2）0.5；（3）小燈泡斷路．

點評 本題的重點、難點在于電壓表、電流表量程的選擇和滑動變阻器規(guī)格的選擇：
電壓表的量程由燈泡的額定電壓來判斷；
電流表的量程由燈泡的額定電流大約值來判斷；                      
滑動變阻器要考慮滑動變阻器的電阻和電流，滑動變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動變阻器允許通過的電流大于電路最大電流．