Question

5．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器料，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．
（1）用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物電路連接完整．
（2）為了能夠順利完成實驗探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應選用B
A．“10Ω0.5A”的滑動變阻器   B．“50Ω0.5A”的滑動變阻器
（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象（如圖乙），分析圖象你可以得到哪些有價值的信息？（兩條即可）
（4）小紅在缺少電壓表的情況下，利用電流表和已知定值電阻R（Ω）等其他器材，設計了電路丙圖，也測出了燈泡的額定功率．請你把下面的步驟補充完整．
①閉合S₂，斷開S₁，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為I′=$\frac{2.5V}{R}$．
②滑動變阻器P的位置不動，閉合S₁，斷開S₂，記下電流表的示數(shù)I．
③表達式P_額=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{R}$）．

Answer 1

分析 （1）將開關與滑動變阻器、燈、電流表串聯(lián)在電路中；
（2）滑動變阻器要分去6V-2.5V=3.5V，由分壓原理可求出變阻器的最小電阻，由此確定變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)小燈泡的額定電壓為2.5V，結合U-I圖象，找出對應的額定電流，根據(jù)P=UI計算燈泡的額定功率；
觀察U-I圖象，由R=$\frac{U}{I}$計算出幾組電阻，就可判斷燈泡電阻的變化趨勢；
（4）閉合S₂，斷開S₁，R₁與燈并聯(lián)，移動滑片使燈正常發(fā)光；保持滑動變阻器P的位置不動，閉合S₁，斷開S₂
，使電流表測干路中的電流，則可知此時燈正常發(fā)光的電流，燈的額定功率可求．

解答 解：
（1）將開關與滑動變阻器、燈、電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈的兩端，注意滑動變阻的接線柱要“一上一下”，如圖所示：

（2）已知被測燈泡的額定電壓為2.5V，滑動變阻器要分去6V-2.5V=3.5V，由分壓原理$\frac{{U}_{L}}{{U}_{滑}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{滑}}$，變阻器的最小電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$×R_L=$\frac{3.5}{2.5}$×12Ω=16.8Ω，又燈正常工作時的電流I_L=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.21A＜0.5A，選“50Ω、0.5A”規(guī)格的滑動變阻器；
（3）根據(jù)圖象中的信息可得：
①U_額=2.5V時，I_額=0.25A，則燈的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W，
②由P=UI可知：燈泡的功率隨著電壓的增大而增大；
③由R=$\frac{U}{I}$可知：燈泡的電阻隨溫度的升高而增大．（任選兩條）
（4）①閉合S₂，斷開S₁，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為I′=$\frac{2.5V}{R}$，此時R₁的電壓為2.5V，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點，則燈兩端的電壓為額定電壓2.5V，燈正常工作；
②滑動變阻器P的位置不動，閉合S₁，斷開S₂，記下電流表的示數(shù)I（此時R₁和燈并聯(lián)后與變阻器串聯(lián)，電流表測干路電流），因電路的連接關系沒有改變，滑片位置不動，故燈仍正常發(fā)光，通過R₁的電流不變，根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點，此時通過燈的電流I_L=I-$\frac{2.5V}{R}$；
③燈的額定功率P_額=U_額I_L=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{R}$）．
故答案為：（1）50Ω0.5A；
（2）如上圖所示；　
（3）燈的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W；
②燈泡的功率隨著電壓的增大而增大；
②燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；（任選兩條）
（4）①閉合S₂，斷開S₁，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為I′=$\frac{2.5V}{R}$；
③2.5V×（I-$\frac{2.5V}{R}$）．

點評 本題則量小燈泡的電功率，考查電路的連接、器材的選用及從圖象獲取有效信息的能力和設計實驗方案的能力，綜合性強，難度較大．