Question

3．用如圖1所示的電路測量一只標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡的電功率．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源電壓為6V，小燈泡的電阻大約為10Ω，滑動(dòng)變阻器有“10Ω2A”和“20Ω1A”兩種供你選擇，應(yīng)該選擇20Ω1A的滑動(dòng)變阻器．
（2）閉合開關(guān)后，電壓表和電流表的示數(shù)都較小，小燈泡不發(fā)光，其原因是滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值太大，電流過小，小燈泡的實(shí)際功率較小，沒有達(dá)到發(fā)光功率．
（3）調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，如圖所示，為了測定小燈泡的額定功率，應(yīng)向B移動(dòng)變阻器的滑片，知道小燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，讀出此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值．
（4）有些同學(xué)提出，利用該電路還可以探究“電流和電壓的關(guān)系”，你認(rèn)為這種說法正確嗎？不能，并簡述原因燈泡電阻隨溫度變化而變化．
（5）愛探究的小華用另一只電流表和一個(gè)5Ω的定值電阻R，連接了如圖2所示的電路，同樣測出了小燈泡的額定電功率，具體操作是：閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片，使電流表A₂的示數(shù)為0.5A時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表A₁的示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率為1W．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動(dòng)變阻器．
（2）連接完電路閉合開關(guān)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值較大，電路電流太小，燈泡的實(shí)際功率較小，沒有達(dá)到燈泡的發(fā)光功率，所以燈泡不發(fā)光；
（3）根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關(guān)系根據(jù)電路圖確定滑片的移動(dòng)方向．
（4）探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻阻值不變，據(jù)此分析答題．
（5）電流表A₂與定值電阻串聯(lián)，相當(dāng)于電壓表，使并聯(lián)電路電壓等于燈泡額定電壓2.5V時(shí)燈泡可以正常發(fā)光，由歐姆定律可以求出電流表A₂的示數(shù)；確定電流表A₁的量程與最小分度值，讀出電流表A₁的示數(shù)，然后由并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出流過待測電阻的電流，然后由歐姆定律求出燈泡的功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，據(jù)I=$\frac{U}{R}$，所以滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選“20Ω 1A”．
（2）閉合開關(guān)后，電流表和電壓表的示數(shù)都較小，小燈泡不發(fā)光，其原因是：滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值太大，電流過小，小燈泡的實(shí)際功率較小，沒有達(dá)到發(fā)光功率；
（3）電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓，為使燈泡兩端電壓等于額定電壓，由電路圖可知，應(yīng)向B端移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，減小滑動(dòng)變阻器分壓，使燈泡兩端電壓增大．
（4）探究電流與電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，應(yīng)控制電阻阻值不變，由于燈泡電阻阻值隨溫度升高而增大，不是定值，因此不能用該實(shí)驗(yàn)電路做探究電流與電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)．
（5）由電路圖知：定值電阻與燈泡并聯(lián)，它們兩端的電壓相等，當(dāng)并聯(lián)電壓等于燈泡的額定電壓U_L=2.5V時(shí)，
燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表A₂的示數(shù)I₂=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A；由圖2知，電流表A₁的量程是3A，
由圖3知電流表的最小分度值是0.1A，電流表讀數(shù)I₁=0.9A，流過燈泡的電流I_L=I₁-I₂=0.9A-0.5A=0.4A，
燈泡的額定功率P=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W；
故答案為：（1）20Ω1A；（2）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值太大，電流過小，小燈泡的實(shí)際功率較小，沒有達(dá)到發(fā)光功率；（3）B；（4）不能；燈泡電阻隨溫度變化而變化；（5）0.5；1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了畫實(shí)驗(yàn)電路圖、分析燈泡發(fā)光較暗的原因、怎樣使燈泡正常發(fā)光、求燈泡的額定功率等問題，燈泡只有在額定電壓下才能正常發(fā)光，如果燈泡的實(shí)際功率較小，不足以讓燈泡發(fā)光，只有燈泡功率達(dá)到一定值時(shí)燈泡才能正常發(fā)光．