Question

3．某校兩個實驗小組在測定小燈泡電功率的實驗中，被測小燈泡的額定電壓為2.5V．實驗桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器（50Ω 1A）各一只，導線若干．）小明同學所在實驗小組按照如圖甲所示的電路進行實驗．
（1）如圖甲所示，小明連接的電路還沒有完成，如果要求滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表的示數變大，導線M應與滑動變阻器的B接線柱連接．（填“A”、“B”或“D”）
（2）閉合開關，移動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數幾乎接近最大值時，小燈泡仍然不亮，且電壓表無示數，其原因可能是燈泡被短路．
（3）移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖乙所示的I-U圖象，根據圖象信息，額定電流是0.2A，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（4）曉麗同學所在的實驗小組的滑動變阻器已損壞（其它器材和規(guī)格不變），老師提供了另一只滑動變阻器（10Ω 1A），小組同學討論后發(fā)現，若要繼續(xù)用已連接完整的圖甲所示電路來測出小燈泡的額定電功率，至少還要在原電路中串聯（選填“串”或“并”）一個7.5Ω的電阻．
（5）整理器材時發(fā)現滑動變阻器的PB部分比PC部分熱，原因是PB部分和PC部分串聯，根據Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產生的熱量多，比較熱．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，滑片P向右移動時，電流表的示數變大，說明滑動變阻器右下方接線柱必須接入電路中；
（2）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數幾乎接近最大值時，說明電路電阻太小，然后根據燈泡不亮和電壓表無示數確定具體故障的位置；
（3）根據圖乙讀出2.5V時燈泡的額定電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）根據串聯電路的電壓特點求出燈泡正常發(fā)光時的電壓，根據歐姆定律求出滑動需要接入電路中的電阻，然后判斷滑動變阻器的串并聯，并根據電阻的串聯求出電阻的阻值；
（5）根據焦耳定律結合串聯電路電流及電阻的關系進行判斷．

解答 解：（1）滑動變阻器右下方接線柱B接入電路中時，滑片P向右移動時，電流表的示數變大；
（2）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數幾乎接近最大值時，說明電路電阻太小，燈泡始終不亮，電壓表示數為零，說明燈泡被短路；
（3）根據圖乙可知，2.5V時燈泡的額定電流為0.2A，則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，需要串聯電阻的阻值：
R_串=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，需要串聯的電阻：
R_串=$\frac{{U}_{串}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，串聯電阻的阻值：
R=R_串-R_滑=17.5Ω-10Ω=7.5Ω，
即至少還要在原電路中串聯一個7.5Ω的電阻；
（5）PB部分和PC部分串聯，根據Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產生的熱量多，比較熱．
故答案為：
（1）B；
（2）燈泡短路；
（3）0.2；0.5；
（4）串；7.5；
（5）PB部分和PC部分串聯，根據Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產生的熱量多，比較熱．

點評 本題考查了滑動變阻器的正確使用、電路故障的判斷你、電功率的計算、串聯電路特點、歐姆定律和焦耳定律的應用等，是實驗的常考問題，一定要掌握．