Question

2．在“測定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為能順利完成該實(shí)驗(yàn)探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選用B．
A．“10Ω 0.5A”的滑動變阻器       B．“20Ω 0.5A”的滑動變阻器
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整．
（3）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是燈泡斷路．
（4）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向B端移動（選填“A”或“B”）．
（5）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系如圖丙所示．分析圖象可知：
①該小燈泡正常發(fā)光時的功率為0.5W．
②小燈泡燈絲的電阻是變化的，主要是受溫度變化的影響．

Answer 1

分析 （1）由I$\frac{U}{R}$計(jì)算燈泡正常發(fā)光的電流，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)．根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算滑動變阻器的電阻；
（2）根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流選擇電流表量程，串聯(lián)接入電路中；
（3）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路斷路了；電壓表的指針有示數(shù)，說明電壓表通過電流表和滑動變阻器與電源兩極相連，由此分析故障的原因；
（4）讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理分析滑片的移動方向；
（5）當(dāng)燈泡電壓達(dá)到額定電壓時燈泡正常發(fā)光，由圖象讀出燈泡電壓2.5V時的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率；燈絲電阻受溫度影響．

解答 解：
（1）電源電壓U=6V，燈泡正常工作時，燈泡額定電壓：U_燈=2.5V，滑動變阻器兩端電壓：U_滑=6V-2.5V=3.5V，
燈泡電阻約R_燈=12Ω，電路電流I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{燈}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，
此時滑動變阻器連入阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，所以應(yīng)選20Ω 0.5A的滑動變阻器；
（2）由（1）燈泡正常發(fā)光的電流約0.21A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，串聯(lián)接入電路中，如圖所示：
；
（3）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是斷路，所以出現(xiàn)故障的原因是小燈泡斷路；
（4）由圖乙，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，需增大燈泡電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，應(yīng)減小滑動變阻器連入阻值，即向B端移動；
（5）①當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，燈泡正常發(fā)光，由丙圖象此時燈泡的電流為0.2A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②由圖象可知，燈泡的電流與電壓不成正比，即燈泡電阻是變化的，原因是燈絲電阻受溫度的影響．
故答案為：（1）B；（2）見上圖；（3）燈泡斷路；（4）B；（5）①0.5；②溫度．

點(diǎn)評 本題考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇、實(shí)物連接、故障分析、功率計(jì)算等．利用電壓表、電流表判斷電路故障時，要知道電流表無示數(shù)原因：電路中有斷路現(xiàn)象；電壓表無示數(shù)原因：與電壓表并聯(lián)部分短路或與電壓表并聯(lián)以外的部分?jǐn)嗦罚?/p>