Question

10．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，電源電壓恒定為6V，小燈泡L的額定電壓為2.5V，電阻大約為10Ω左右，可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實驗電路如圖1所示．
（1）應(yīng)該選用的滑動變阻器是R₂；
（2）電路正確連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)．為使燈泡變亮，接下來應(yīng)進行的操作是什么？（寫出具體的操作）
（3）如圖2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪成的U-I圖象．根據(jù)圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是多少？
（4）某同學(xué)繼續(xù)移動滑片，小燈泡突然熄滅，此時電流表示數(shù)為零，而電壓表有示數(shù)，那么出現(xiàn)的故障是什么？此時電壓表的示數(shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）計算出燈泡正常發(fā)光時變阻器兩端的電壓及電路中的電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算出變阻器的電阻值；
（2）要使燈泡變亮，應(yīng)減小變阻器的阻值，從而可確定滑片的移動方向；
（3）根據(jù)圖象，確定U=2.5V時的電流值，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率；
（4）燈泡熄滅、電流表示數(shù)為零，則電路出現(xiàn)斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
此時電壓表的示數(shù)應(yīng)等于電源電壓．

解答 解：（1）燈泡正常工作時，燈泡的額定電流：I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動變阻器電壓為：U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器電阻為：R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，應(yīng)選擇滑動變阻器R₂．
（2）電流表有示數(shù)，燈泡不亮，首先通過左移滑片，減小電路電阻，增大電路電流，來判斷燈泡短路還是電路電流太小造成的燈泡不亮．
（3）由圖象找到燈泡2.5V的電流為0.2A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（4）繼續(xù)左移滑片，燈泡電壓增大超過燈泡額定電壓，燒斷燈絲，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，示數(shù)為6V．
故答案為：（1）R₂；（2）向左移動滑動變阻器滑片；（3）小燈泡的額定功率是0.5W；（4）燈泡燒壞；電壓表的示數(shù)為6V．

點評 伏安法測燈泡電阻或功率的實驗中，既考查電壓表、電流表量程的確定方法以及滑動變阻器規(guī)格的選擇，同時還考查歐姆定律、電功率計算公式的應(yīng)用，注意燈泡只有在額定電壓下才可以正常發(fā)光．