Question

4．在“測定小燈泡的電功率”實驗中，電源電壓為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）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實物電路連接完整．
（2）應(yīng)該選用的滑動變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（3）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)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是向左移動變阻器的滑片，看燈是否發(fā)光．
（4）如圖2是根據(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0.5W．當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，小燈泡的電阻將變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（5）繼續(xù)移動滑片，小燈泡突然熄滅，此時電流表示數(shù)為0，而電壓表有示數(shù)，那么發(fā)生的故障是小燈泡斷路，此時電壓表的示數(shù)是6V．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表并聯(lián)在燈的兩端；根據(jù)求出的燈正常工作時的電流大小確定電流表的量程，將電流表串聯(lián)接入電路中，變阻器滑片以左電阻絲連入電路中；
（2）求出燈泡正常工作時的電流；根據(jù)測量電路電壓特點，求出燈泡正常工作時，滑動變阻器分得的電壓，求出滑動變阻器的最小電阻，從而確定變阻器的型號；
（3）連接電路時，滑動變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大，據(jù)此作答；
（4）根據(jù)圖象得出燈泡正常發(fā)光時，通過燈泡的電流，然后根據(jù)P=UI計算額定功率；根據(jù)滑動變阻器向左移動，滑動變阻器接入電路的電阻變化，由分壓原理判斷變阻器電壓的變化，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，判斷出燈的電壓變化情況，由影響電阻大小的因素，最終判斷出小燈泡電阻的變化；
（5）當(dāng)電壓超過燈的額定電壓的$\frac{1}{5}$時，燈將燒壞，而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中，根據(jù)歐姆定律和分壓原理作答．

解答 解：（1）小燈泡L的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程，并聯(lián)在燈的兩端；電阻大約為10Ω左右，燈正常工作時的電流大小約為I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程與燈串聯(lián)，變阻器滑片以左電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）燈正常工作時的電流大小約為0.25A，變阻器應(yīng)分得的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V，則滑動變阻器的阻值至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以變阻器選用50Ω的變阻器R₂；
（3）連接電路時，為保護(hù)電路元件，變阻器連入電路中的電阻最大．閉合開關(guān)，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，看燈泡能否發(fā)光；
（4）由圖2中，找到燈泡在額定電壓2.5V下通過的電流為0.2A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，滑動變阻器連入電路中的電阻減小，根據(jù)分壓原理，變阻器分得的電壓減小，由串聯(lián)電路電壓的特點，燈兩端的電壓變大，通過燈的電流增大，根據(jù)P=UI燈的功率也增大，燈絲溫度升高，燈絲的電阻變大；
（5）繼續(xù)左移滑片，燈泡電壓繼續(xù)增大，當(dāng)電壓超過燈的額定電壓的$\frac{1}{5}$時，燒斷燈絲，電路斷路，導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中．因電壓表內(nèi)阻很大，根據(jù)歐姆定律，電流表示數(shù)為0；根據(jù)分壓原理，電壓表分得電源電壓的絕大部分，接近電源電壓，示數(shù)為6V；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）R₂；
（3）向左移動變阻器的滑片，看燈是否發(fā)光；
（4）0.5；變大；
（5）燈泡斷路；6．

點評 本題 測小燈泡的電功率，考查電路的連接、器材的選擇、操作的過程、影響電阻大小的因素及故障的分析判斷，涉及的知識多，綜合性強(qiáng)．