Question

17．圖甲所示是“測(cè)小燈泡額定電功率”的電路，其中電源電壓恒為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為l0Ω，滑動(dòng)變阻器有“10Ω  2A”和“50Ω  1A”兩種規(guī)格可供選擇．
（1）本實(shí)驗(yàn)選擇的是50Ω1A規(guī)格的滑動(dòng)變阻器．
（2）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖甲的實(shí)驗(yàn)電路連接完整．
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到某一位置時(shí)，觀察到電壓表示數(shù)為2V（如圖乙），為了測(cè)出小燈泡的額定功率，接下來(lái)的操作是將變阻器滑片向右移．
（4）測(cè)量小電燈額定功率，移動(dòng)變阻滑的滑片P，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)，然后讀出另一電表示數(shù)，當(dāng)小電燈正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小電燈的額定功率為0.5W．
（5）同組的小紅認(rèn)為該電路還可以用來(lái)研究電流與電壓之間的關(guān)系，你認(rèn)為不可以（選填“可以”或“不可以”），理由是研究電流與電壓之間的關(guān)系應(yīng)保持電阻不變，而燈絲電阻會(huì)隨電壓變化．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值即可選擇器滑動(dòng)變阻器的規(guī)格；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出電壓表的示數(shù)，電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減��；
（4）根據(jù)“燈泡兩端的電壓為額定電壓時(shí)，燈泡的功率為額定功率，燈泡正常發(fā)光”解決此題；根據(jù)燈泡的額定電壓和正常發(fā)光的電阻估算燈泡中的電流，選擇電流表的量程，讀出電流表的示數(shù)；利用電功率公式計(jì)算額定功率P=UI．
（5）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該保持電阻阻值不變，根據(jù)燈泡電阻是否變化分析答題．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓等于額定電壓U_L=2.5V，
根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)電路電流約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時(shí)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，
所以本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇規(guī)格為“50Ω  1A”的B滑動(dòng)變阻器；
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，如下圖所示：

（3）電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，電壓為2V；
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減小，滑片向右端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V為止．
（4）測(cè)量小電燈額定功率時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)，當(dāng)小燈泡的電壓為額定電壓2.5V時(shí)，讀出電流表示數(shù)；
小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光的電阻為10Ω，燈泡中電流大約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)選0～0.6A量程，則圖乙中電流表示數(shù)為：0.2A；
所以小電燈的額定功率為P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）研究電壓與電流的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電阻阻值不變，由于燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不是定值，因此不能用該電路研究電流與電壓的關(guān)系，小紅的說(shuō)法不正確．
故答案為：
（1）50Ω  1A；
（2）見(jiàn)上圖；
（3）2；將變阻器滑片向右移；
（4）電壓；0.5；
（5）不可以；研究電流與電壓之間的關(guān)系應(yīng)保持電阻不變，而燈絲電阻會(huì)隨電壓變化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器的選擇和串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律的應(yīng)用、電路現(xiàn)象的判斷、電壓表的讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用等，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等且會(huì)根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程．