Question

15．小強同學(xué)在實驗室發(fā)現(xiàn)一個銘牌不清楚的小燈泡（額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為10Ω），于是決定測定該燈泡額定電功率．他所使用的電源電壓為6V，滑動變阻器R₁和R₂的規(guī)格分別為“10Ω 2A”和“20Ω 1A”，如圖甲是小剛連接的實驗電路．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲的實物電路連接完整；
（2）實驗時，應(yīng)該選擇滑動變阻器R₂（選填“R₁”或“R₂”）．閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片移動到最左端（選填“左”或“右”）；
（3）小強連好電路閉合開關(guān)，移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電壓表、電流表都有示數(shù)，其原因是滑動變阻器的接入阻值太大，小燈泡實際功率太�。�
（4）小強移動滑片，改變滑動變阻器的阻值，多次測量．當滑片P于某處時，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右端滑動（選填“左”或“右”）；小剛畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象如圖乙，則小燈泡的額定電流為0.2A，額定功率為0.5W；
（5）在多次測量中，小剛還發(fā)現(xiàn)：當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”），這是因為燈絲電阻受溫度影響引起的；
（6）實驗中繪出了小燈泡的電流與電壓關(guān)系的U-I圖象如圖，則如圖中有關(guān)此小燈泡功率P與U²或P與I²的圖象可能正確的是D；

（7）小強又取了一個規(guī)格型號完全相同的舊燈泡進行實驗，發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時，燈泡亮度明顯偏暗，他仔細觀察，發(fā)現(xiàn)這只燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑，燈絲變細，消耗的實際功率變�。ㄟx填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）在連接電路時，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，注意電流表和電壓表的連接方法．電流表串聯(lián)在電路中，電壓表與燈泡并聯(lián)，并注意其量程和正負接線柱的接法．
（2）根據(jù)小燈泡的額定電壓及電源電壓計算所串聯(lián)電阻的最小阻值．根據(jù)串聯(lián)電路的知識分析選擇滑動變阻器的．
滑動變阻器在電路中可以保護電路，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移動到阻值最大的位置．
（3）閉合開關(guān)燈泡不亮，電流表、電壓表均有示數(shù)，排除斷路和短路，可能是燈泡的實際功率太小造成，分析原因．
（4）滑動變阻器可以改變燈泡兩端電壓．根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點和歐姆定律判斷如何使燈泡兩端的實際電壓達到額定電壓；
已知燈泡的額定電壓，通過圖象得到額定電壓下的電流，利用公式P=UI得到燈泡的額定功率．
（5）燈絲電阻受溫度的影響，變化較明顯，并且溫度越高，電阻越大．
（6）根據(jù)公式P=I²R或P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析．
（7）在兩端電壓一定時，用電器消耗的功率的變化用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析．

解答 解：（1）由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡正常工作的電流：I=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
由于電流表串聯(lián)在電路中，則應(yīng)選擇0～0.6A的量程；
電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，根據(jù)額定電壓，應(yīng)選擇0～3V的量程．
連接如圖：

（2）根據(jù)串分壓的知識，若滑動變阻器的電阻最大為10Ω，與燈泡的電阻相等，則小燈泡兩端的電壓最小為$\frac{1}{2}$×6V=3V，而其額定電壓為2.5V，所以不能選擇“10Ω 1A”的滑動變阻器，應(yīng)選擇“20Ω  2A”的滑動變阻器R₂．
閉合開關(guān)前為了保護電路應(yīng)將滑動變阻器的滑片移動到阻值最大的位置，即滑動變阻器左端．
（3）電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動滑片P，發(fā)觀燈泡總不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，則可能是因為變阻器同時接了下面兩個接線柱，燈泡兩端的電壓太低造成．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律電阻大的分擔的電壓多可知，要想讓燈泡的電壓變大，可以讓變阻器的電壓變小，故應(yīng)使滑動變阻器的阻值變小即可，所以應(yīng)將滑動變阻器向右移動．
通過圖象可知：燈泡兩端電壓為2.5V，通過的電流為0.2A，則燈泡的額定功率P_額=U_額I=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）隨電壓的升高而增大，燈絲的溫度升高，電阻隨之增大，所以當電壓表的示數(shù)增大時，燈泡的電阻即電壓表與電流表的示數(shù)比值是變大的．
（6）由P=I²R知，由于電阻也在變大，所以與I2的圖象有向上的趨勢，C錯誤，D正確；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析知，由于電阻在變大，所以比值比正比有變小的趨勢，AB均錯誤．
（7）一個規(guī)格型號完全相同的舊燈泡由于使用時間很久，鎢絲發(fā)生升華現(xiàn)象而變細；燈絲電阻變大，則照明電路里，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，消耗的功率變小，即實際功率減�。�
故答案為：（1）見上圖；（2）R₂；左；（3）滑動變阻器的接入阻值太大，小燈泡實際功率太��；（4）右；0.2；0.5；（5）變大；溫度；（6）D；（7）�。�

點評 本題考查了電流表的調(diào)節(jié)及讀數(shù)、電路故障分析、求燈泡額定功率、燈泡電阻與溫度的關(guān)系、升華現(xiàn)象、電功率的變化以及滑動變阻器規(guī)格的選擇，考查角度廣，設(shè)計知識點多，綜合性較強，具有一定的代表性．