Question

2．小明利用如圖甲所示的電路測定小燈泡的功率．被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右，實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A　　0～3A）、電壓表．（0-3V　O-15V）、開關(guān)各一個、導(dǎo)線若干、滑動變阻器2只：R₁（20Ω、0.5A）、R₂（50Ω　0.5A）．

（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙的實物圖補充完整．
（2）閉合開關(guān)前應(yīng)該將滑動變阻器的滑片移動到B端．
（3）正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)為6V，電流表示數(shù)OA，則電路中的故障可能是燈泡斷路；
（4）排出電路故障后，閉合開關(guān)，改變滑動變阻器的阻值，多次測量，小明畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象（如圖丙所示），則小燈泡的額定功率為0.625W．在多次測量中，小明還發(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（填“變大”“變小”或“不變”）．
（5）燈泡的功率測量完畢，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻更換電路中的燈泡，探究電流跟電阻的關(guān)系，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖象，則小明選用的滑動變阻器是R₂．若某次實驗中滑動變阻器連入電路的阻值為14Ω，則所選定值電阻的阻值為10Ω．

Answer 1

分析 （1）本實驗中燈泡、電流表、變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表測燈泡電壓與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡規(guī)格確定電表量程；
（2）閉合開關(guān)前應(yīng)該將滑動變阻器的滑片滑到最大值處；
（3）燈泡都不亮，電流表示數(shù)為0，電路可能出現(xiàn)斷路，根據(jù)電壓表示數(shù)情況分析判斷故障原因；
（4）由圖象讀出燈泡電壓2.5V時的電流，根據(jù)P=UI計算小燈泡的額定功率；根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點進行分析；
（5）在探究電流與電阻的關(guān)系時，要改變接入電路的電阻阻值大小，但不同阻值的電阻兩端電壓不變；
串聯(lián)電路中用電器兩端電壓與其阻值成正比，由圖象可得電阻兩端電壓，已知電源電壓和電阻兩端電壓，可以得到滑動變阻器兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路用電器兩端電壓與電阻的對應(yīng)關(guān)系，得到定值電阻的阻值．

解答 解：
（1）測定小燈泡的功率的實驗中，燈泡、電流表、變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表測燈泡電壓與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程，燈泡正常發(fā)光時的電流約為：I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，變阻器一上一下接入電路，如圖所示：
；
（2）為了保護電路，閉合開關(guān)前應(yīng)該將滑動變阻器的滑片滑到最大值B端；
（3）燈泡都不亮，電流表示數(shù)為0，電路可能出現(xiàn)斷路，電壓表示數(shù)為6V，等于電源電壓，說明電壓表與電源之間是通路，所以故障原因可能是燈泡斷路了；
（4）由圖象知，當電壓為2.5V時，電流為0.25A，所以P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
燈泡兩端的電壓越大，通過的電流越大，則電功率越大，此時燈絲的溫度越高，所以燈絲的電阻越大，即電壓表與電流表的示數(shù)之比變大；
（5）探究電流跟電阻的關(guān)系，應(yīng)保持定值電阻兩端電壓不變，
由圖象知，當R=5Ω時，I=0.5A，不同阻值的電阻兩端電壓等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=2.5V，
假設(shè)選擇25Ω的定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，由串聯(lián)電路的分壓原理：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值電阻兩端電壓為2.5V不變，$\frac{2.5V}{6V-2.5V}$=$\frac{25Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=35Ω，所以滑動變阻器選擇“50Ω  0.5A”，即選擇滑動變阻器R₂；
同理：R_滑=14Ω時有：$\frac{2.5V}{6V-2.5V}$=$\frac{R′}{14Ω}$，
解得R₁=10Ω，即選擇的定值電阻阻值為10Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）B端；（3）燈泡斷路；（4）0.625；變大；（5）R₂；10．

點評 此題是“測量小燈泡電功率”的實驗，考查了實物連接、電路故障判斷、圖象的分析、電功率計算及燈絲電阻與溫度的關(guān)系以及滑動變阻器規(guī)格的選擇，考查角度廣，涉及計知識點多，綜合性較強，具有一定的代表性．