Question

9．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，正常工作時電阻大的為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）應該選用的滑動變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）：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)，接下來應進行的操作是向左移動滑動變阻器滑片，看燈泡是否發(fā)光．
（2）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，小燈泡正常發(fā)光時的電阻12.5Ω．
（3）實驗時，小明先調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)為2.5V，記錄電流表的示數(shù)并觀察燈泡的亮度．之后再使小燈泡兩端的分別為3.0V，2.0V，記錄電流表的示數(shù)并觀察燈泡的亮度，并加以比較．實驗中選擇2.0V電壓，而不選2.4V進行比較的好處是2.0V與2.5V電壓相差較大，小燈泡的亮度差別大，便于比較兩次亮度的關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）①知道燈泡的額定電壓和電阻的大約值，根據(jù)P=UI求出額定電流的大約值即為電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路中的電阻，然后確定電壓表的規(guī)格；
②如果滑動變阻器接入電路的阻值太大，電路電流太小，燈泡實際功率太小，燈泡不發(fā)光，可以移動滑動變阻器滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，看燈泡能否發(fā)光；
（2）根據(jù)圖象讀出額定電壓下通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，根據(jù)歐姆定律求出正常發(fā)光時的電阻；
（3）2.4V和2.5V燈泡的電壓相差不大，燈泡的實際功率接近，燈泡的亮暗差別不大，無法比較兩燈泡亮暗之間的關(guān)系．

解答 解：（1）①由P=UI可得，燈泡正常工作時電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=R-R_L=24Ω-10Ω=14Ω，故選擇滑動變阻器R₂；
②電流表有示數(shù)，而燈泡不發(fā)光，可能是電路電流太小，燈泡實際功率太小，不足以引起燈泡發(fā)光造成的，可以向左移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使電路電流變大，燈泡實際功率變大，看燈泡能否發(fā)光；
（2）由圖象可知，燈泡兩端的電壓為2.5V時通過的電流為0.2A，
則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W，
燈泡正常發(fā)光時的電阻R_L′=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（3）實驗中選擇2.0V電壓，而不選2.4V進行比較的好處是：2.0V與2.5V電壓相差較大，小燈泡的亮度差別大，便于比較兩次亮度的關(guān)系．
故答案為：
（1）R₂；向左移動滑動變阻器滑片，看燈泡是否發(fā)光；
（2）0.5；12.5；
（3）2.0V與2.5V電壓相差較大，小燈泡的亮度差別大，便于比較兩次亮度的關(guān)系．

點評 本題考查了測定小燈泡電功率的實驗，涉及到串聯(lián)電路特點和歐姆定律、電功率公式的應用以及實驗方案的評價，要注意額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等．