Question

2．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，小燈泡的額定電壓為 2.5V（燈絲電阻約為 12Ω）．
（1）如圖甲是小明測定燈泡額定功率的實(shí)物電路圖（不完整）；
①為了能夠順利完成實(shí)驗(yàn)探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選用B．
A．“10Ω0.5A”的滑動變阻器    B．“50Ω0.5A”的滑動變阻器
②請用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物電路圖連接完整；
（2）正確連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，燈泡不發(fā)光，導(dǎo) 致這一現(xiàn) 象的原因可能是燈泡短路；
（3）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A（選填“A”或“B”）端移動．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系圖象（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(shí)驗(yàn)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 是電流太小．

（5）小華打算增加一個阻值為 10Ω 的電阻 R₀，只利用一只電表，通過簡單操作（開關(guān) S 接“a”、“b”各一次）來測量小燈泡的額定功率．方案 一、二是小華設(shè)計(jì)的兩種不同方案的電路 圖．則以下判斷正確的是B．
A．兩種方案都能   B．兩種方案都不能   C．方案一能，方案二不能  D．方案一不能，方案二能

Answer 1

分析 （1）①由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光時變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
②滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路中；
（2）根據(jù)斷路和短路現(xiàn)象分析；
（3）看清電壓表的量程和分度值，讀出電壓表示數(shù)；比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)確定滑片移動方向；
（4）①由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率；
②燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變；
③燈的亮度由燈的實(shí)際功率決定；
（5）開關(guān)S接“a”、”b”各一次，根據(jù)電路圖，確定能否使小燈泡正常發(fā)光，若不能，則無法測量小燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）①測量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)中，L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測L兩端電壓，電流表測電路中電流，
由題知燈泡正常發(fā)光時電路中電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，即為通過變阻器的電流大小，變阻器應(yīng)分去的電壓U_變=6V-2.5V=3.5V，變阻器阻值至少為R_變=$\frac{{U}_{變}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$16.8Ω＞10Ω，所以應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格為50Ω 0.5A；
②電流表的量程為0-0.6A；滑動變阻器串聯(lián)接入電路中，如圖：
；
（2）正確連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，說明電路出現(xiàn)了短路，電壓表無示數(shù)說明與其并聯(lián)部分無電阻，故燈泡短路；
（3）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)減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片應(yīng)該向A端移動；
（4）①由圖象可知，當(dāng)燈泡電壓為2.5V時的電流為0.25A，所以燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
②燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，由圖象知，電壓越大，通過燈的電流越大，根據(jù)P=UI，燈泡的實(shí)際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大；
③實(shí)驗(yàn)中觀察到：當(dāng)小燈泡兩端的電壓低于0.5V時，通過燈的電流小于0.1A，則燈的實(shí)際功率小于
P′=U′I′=0.5V×0.1A=0.05W，遠(yuǎn)小于燈的額定功率，小燈泡不發(fā)光；
（5）方案一中，無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，丙方案不能測定小燈泡的額定電功率；
方案二中，R₀、小燈泡、變阻器三者串聯(lián)，S接a時，電壓表測定值電阻的電壓，S接b時測燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發(fā)光，丁方案不能測定小燈泡的額定電功率．所以，兩種方案都不能測出小燈泡的額定功率．
故答案為：（1）①B；②如圖；（2）燈泡短路；（3）2.2；A；（4））①0.625；②溫度；③電流太��；（5）B．

點(diǎn)評 本題測量燈的電功率和測待測電阻的大小，主要考查器材的選擇、電路的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、常見故障的分析、操作過程、額定功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素、決定燈亮度的因素及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性強(qiáng)，最后一問難度較大．