Question

9．在“測定小燈泡的電功率”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)，閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動(dòng)變阻器的滑片滑到左端（選填：“左”或“右”）．
（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：小燈泡斷路．
（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2.2Ⅴ；為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向右端移動(dòng)（選填：“左”或“右”）．
（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）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動(dòng)變阻器．
（2）測燈泡電功率時(shí)，要測量燈泡兩端電壓和通過燈泡的電流，由已知確定電表的量程，從而連接實(shí)物．
（3）為了保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處；
（4）小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路，再根據(jù)電壓表的示數(shù)判斷出電路故障；
（5）電壓表測燈泡電壓，讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律判斷滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)方向；
（6）①由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率；
②燈泡的燈絲會(huì)隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的原因．

解答 解：
（1）燈泡的額定電壓為2.5Ⅴ，燈絲電阻約為12Ω，
則燈泡正常發(fā)光電路中電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.21A，
此時(shí)變阻器兩端電壓U_變=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，變阻器連入電路的阻值R=$\frac{{U}_{變}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$=16.7Ω，故應(yīng)選“20Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）測額定電壓為2.5V小燈泡電功率時(shí)，要測量燈泡兩端電壓和通過燈泡的電流，電壓表與燈泡并聯(lián)，使用0-3V量程；電流表與燈泡串聯(lián)，由（1）可知電流表使用0-0.6A量程，實(shí)物連接如圖所示；

（3）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處，由甲圖可知滑片應(yīng)滑到左端；
（4）小燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，說明電路中有斷路的地方，電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩個(gè)接線柱和電源連接的部分沒有斷路，則故障是小燈泡斷路了；
（5）如圖乙所示，電壓表量程0-3V，分度值0.1V，電壓表示數(shù)為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，
要使燈泡兩端電壓由2.2V增大到2.5V，電路中電流要增大，總電阻減小，滑動(dòng)變阻器連入電路的部分減小，滑片應(yīng)向右端移動(dòng)；
（5）①由圖象可知，當(dāng)燈泡電壓為2.5V時(shí)，電流為0.2A，
小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②圖丙中圖線彎曲說明燈泡的電阻值是變化的，不是定值，這是由于燈絲的電阻會(huì)隨溫度的變化而改變．
故答案為：
（1）B；（2）見上圖；（3）左；（4）小燈泡斷路；（5）2.2；右；（6）①12.5；0.5；②溫度．

點(diǎn)評 本題考查了“測定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，涉及到電路故障的分析、電路的動(dòng)態(tài)變化問題、電阻、電功率的計(jì)算、圖象的分析等等，綜合性較強(qiáng)．