Question

16．一個(gè)額定電壓為2.5V的小燈泡，正常工作時(shí)的電阻約為10Ω，小明想探究小燈泡的電流與其兩端電壓的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：電源（電壓恒定6V）、電壓表、電流表、“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲正確連線后，小明將滑片置于最右端，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，兩電表無(wú)示數(shù)．為判斷故障，小明將電壓表改接在滑動(dòng)變阻器下面兩接線柱上，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，則電路發(fā)生故障的原因是滑動(dòng)變阻器斷路．
（2）排除故障后，小明移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，記下多組電流表及對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)，并畫出圖乙所示的I-U圖象．從圖象可看出，當(dāng)電壓較高時(shí)，電流與電壓并不成正比，其原因是燈絲電阻隨溫度升高而增大．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P至某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，要獲得小燈泡額定功率的數(shù)據(jù)，滑片P應(yīng)向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．
（4）由圖象信息可知，小燈泡的額定功率為0.5W，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為17.5Ω．

Answer 1

分析 （1）通過(guò)小燈泡不亮，兩電表無(wú)示數(shù)，判斷出電路中出現(xiàn)斷路，然后根據(jù)具體情況判斷斷路處；
（2）根據(jù)燈絲電阻隨溫度的升高而增大的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
（3）由圖示電壓表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關(guān)系確定滑片的移動(dòng)方向；
（4）判斷出額定電壓和電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定電功率；應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．

解答 解：（1）閉合開關(guān)，小燈泡不亮，兩電表無(wú)示數(shù)，則電路斷路，將電壓表改接在滑動(dòng)變阻器下面兩接線柱上，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，則說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的滑動(dòng)變阻器斷路；
（2）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，當(dāng)電壓升高時(shí)，燈泡的亮度增大，燈絲的溫度升高，所以當(dāng)電壓較高時(shí)，電流與電壓并不成正比；
（3）由圖示電壓表可知，其量程為0-3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V，電壓表示數(shù)小于燈泡額定電壓2.5V，要測(cè)燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由圖示電路圖可知，滑片應(yīng)向A端移動(dòng)；
（4）由圖象知，燈泡兩端電壓等于額定電壓U_L=2.5V時(shí)，燈泡中的電流I=0.2A，
燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω．
故答案為：（1）滑動(dòng)變阻器斷路；（2）燈絲電阻隨溫度升高而增大；（3）A；（4）0.5；17.5．

點(diǎn)評(píng) 本題是電學(xué)實(shí)驗(yàn)題，主要考查了滑動(dòng)變阻器的連接、電路故障的分析、燈絲電阻與溫度的關(guān)系及電功率、電阻的計(jì)算，考查全面，綜合性較強(qiáng)．