Question

2．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，使用用如圖甲所示的電路，其中電源電壓保持6V不變，小燈泡額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為能順利完成該實驗探究，下列四種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選用B．
A．“10Ω 0.2A”的滑動變阻器   B．“10Ω 0.5A”的滑動變阻器
C．“20Ω 0.2A”的滑動變阻器   D．“20Ω 0.5A”的滑動變阻器
（2）電路連接完成后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，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：燈泡斷路．
（3）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑片至某一位置時，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖乙所示；此時為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向B端移動．（選填：“A”或“B”）．
（4）多次測量，得出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：該小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的功率為0.7W．燈絲電阻受溫度的影響情況是燈絲的溫度越高，燈絲的電阻越大．

Answer 1

分析 （1）由I=$\frac{U}{R}$計算燈泡正常發(fā)光的電流，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)．根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算滑動變阻器的電阻；
（2）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路斷路了；電壓表的指針有示數(shù)，說明電壓表通過電流表和滑動變阻器與電源兩極相連，由此分析故障的原因；
（3）讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理分析滑片的移動方向；
（4）當燈泡電壓達到額定電壓時燈泡正常發(fā)光，由圖象讀出燈泡電壓2.5V時的電流，根據(jù)P=UI計算額定功率；燈絲電阻受溫度影響．

解答 解：
（1）電源電壓U=6V，燈泡正常工作時，燈泡額定電壓：U_燈=2.5V，滑動變阻器兩端電壓：U_滑=6V-2.5V=3.5V，
燈泡電阻約R_燈=12Ω，電路電電流為I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{燈}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A；
此時滑動變阻器連入阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，所以應(yīng)選20Ω 0.5A的滑動變阻器．
（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是斷路，所以出現(xiàn)故障的原因是小燈泡斷路．
（3）由圖乙，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，需增大燈泡電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，應(yīng)減小滑動變阻器連入阻值，即向B端移動．
（4）當電壓表示數(shù)為2.5V時，燈泡正常發(fā)光，由丙圖象此時燈泡的電流為0.2A，滑動變阻器兩端的電壓為：U_滑=6V-2.5V=3.5V．
滑動變阻器的功率：P=U_滑I=3.5V×0.2A=0.7W．
由圖象可知，當燈泡的功率越大時，燈絲的溫度越高，燈絲的電阻越大．
故答案為：（1）B；（2）燈泡斷路；（34）B；（4）0.7；燈絲的溫度越高，燈絲的電阻越大．

點評 本題考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇、實物連接、故障分析、功率計算等．利用電壓表、電流表判斷電路故障時，要知道電流表無示數(shù)原因：電路中有斷路現(xiàn)象；電壓表無示數(shù)原因：與電壓表并聯(lián)部分短路或與電壓表并聯(lián)以外的部分斷路．