Question

5．小明在測量額定電壓是2.5V小燈泡電功率（估計額定功率不超過1W）的實驗中：

（1）為完成實驗，請用筆畫線代替導線，將甲圖連接完整；
（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應調(diào)至最左（填“左”或“右”），若開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡發(fā)光特亮且亮度一直不變，則故障原因是滑動變阻器的兩接線都接在上面金屬桿上了（或滑動變阻器發(fā)生短路）．
（3）故障排除后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表示示數(shù)為2V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，小燈泡此時的電功率為0.52W．小明從滑動變阻器接入電路阻值最大時開始記錄數(shù)據(jù)，得到小燈泡U-I圖象如圖丙所示，用歐姆定律分別計算上面2V的燈泡正常發(fā)光時的電阻，你可以得到什么結(jié)論：正常發(fā)光時的電阻比2V時大（或燈泡的電阻與燈絲發(fā)光時的溫度有關(guān)），所用滑動變阻器的規(guī)格應是下列四個選項中的C（填選項前字母）：
A．“5Ω 2A”
B．“15Ω 2A”
C．“25Ω 2A”
D．“30Ω 2A”

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓和燈正常工作時通過的電流確定電表的量程，注意電表正負接線柱和變阻器的接法；
（2）為保護電路，在閉合開關(guān)前，應將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；
電路連接正確，不是連接故障問題，而是器材的規(guī)格問題，從滑動變阻器規(guī)格、電源電壓等方面考慮；
（3）進行電流表的讀數(shù)時，注意量程和分度值，將電壓值和電流值代入公式P=UI計算出額定功率．
知道當燈的實際電壓等于額定電壓時，燈正常發(fā)光，用歐姆定律分別計算上面2V的燈泡與正常發(fā)光時的電阻，然后比較即可得出結(jié)論；
根據(jù)圖象確定變阻器最大時，其兩端的電壓和電路中的電流值，根據(jù)歐姆定律計算出變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）因燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選3V的量程，將電壓表與燈泡并聯(lián)；
由P=UI可知燈正常工作時的電流約為I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，電流表也選0.6A的量程，將電流表與燈泡串聯(lián)；如圖所示：

（2）由圖知，滑動變阻器的下面接了右邊的接線柱，所以在閉合開關(guān)前，應將滑片移至最左端，使其阻值最大；
若開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡發(fā)光特亮且亮度一直不變，說明電路中的電流太大，滑動變阻器失去調(diào)節(jié)燈泡兩端的作用，則故障原因是滑動變阻器的兩接線都接在上面金屬桿上了（或滑動變阻器發(fā)生短路）；
（3）電壓表示示數(shù)為2V時，根據(jù)乙圖，電流表的量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，其讀數(shù)為0.26A；
則燈泡的功率P₁=U₁I₁=2V×0.26A=0.52W．
由I=$\frac{U}{R}$得：
電壓表示示數(shù)為2V時，燈泡電阻R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.26A}$≈7.7Ω；
由圖象可知燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V時電流為I₂=0.3A，
R₂=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
則R₁＜R₂，所以可得結(jié)論是正常發(fā)光時的電阻比2V時大（或燈泡的電阻與燈絲發(fā)光時的溫度有關(guān)）；
由圖象知，當燈泡兩端電壓最小時，變阻器的阻值最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知：U_滑=3V-0.5V=2.5V；此時電路中的電流為0.1A，
則由I=$\frac{U}{R}$得：
滑動變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{\;}}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω；
所以滑動變阻器的規(guī)格是“25Ω，2A”，故選C．
故答案為：（1）如上圖所示； （2）左；滑動變阻器的兩接線都接在上面金屬桿上了（或滑動變阻器發(fā)生短路）；（3）0.52；  正常發(fā)光時的電阻比2V時大（或燈泡的電阻與燈絲發(fā)光時的溫度有關(guān)）；C．

點評 本題測量燈泡的功率實驗，考查了實物圖的連接，滑動變阻器的使用，電流表的讀數(shù)、電功率的計算，電路故障的分析及伏安法測電阻的實驗原理，考查得很全面．