Question

在測量小燈泡的電功率的實驗中，小明設(shè)計了如圖1的電路圖，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，阻值約為12Ω，電源電壓為6V，可供選擇的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω．
（1）應(yīng)該選用的滑動變阻器是

R₂

（填R₁或R₂）
（2）電路正確連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是

C

（填序號）
A．更換燈泡　　         B．檢查電路是否正確
C．向左移動變阻器的滑片　D．向右移動變阻器的滑片
（3）圖2是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪成的U-I圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是

0.5

W．當(dāng)變阻器滑片向左移動時，小燈泡的電阻將

變大

（變大、變小或不變）
（4）繼續(xù)移動滑片，小燈泡突然熄滅，此時電流表示數(shù)為0，而電壓表有示數(shù)，那么發(fā)生的故障是

小燈泡斷路

，此時電壓表的示數(shù)是

6

V．

Answer 1

分析：（1）知道燈泡額定電壓和電阻，求出燈泡額定電流．
滑動變阻器與燈泡串聯(lián)．根據(jù)測量電路電壓特點，求出燈泡正常工作時，滑動變阻器的電壓，求出滑動變阻器的電阻．
（2）燈泡不亮，燈泡斷路或短路或?qū)嶋H功率過��；電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路；首先要考慮實際功率太小這種情況，所以應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，看燈泡是否發(fā)光．
（3）根據(jù)圖象獲得燈泡電壓為2.5V時的電流，根據(jù)P=UI，計算額定功率．
滑片左移，滑動變阻器接入電路的長度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，溫度升高，燈絲電阻增大．
（4）當(dāng)滑動變阻器的阻值減小到一定值時，由于燈泡兩端的電壓過大而燒壞，此時燈泡發(fā)生斷路，電路中電流為零，燈泡兩端的電壓等于電源電壓．

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，與燈串聯(lián)的滑動變阻器分壓U_滑=6V-2.5V=3.5V，
燈泡電阻約R_燈=10Ω，電路電流I=

U燈

R燈

=

2.5V

10Ω

=0.25A，滑動變阻器電阻R_滑=

U滑

I

=

3.5V

0.25A

=14Ω，
所以滑動變阻器應(yīng)選R₂．
（2）燈泡不亮，燈泡斷路或短路或?qū)嶋H功率太小；電流表有示數(shù)，則首先要考慮是否由于燈泡的實際功率太小而造成，因此接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左移動，并觀察燈泡是否發(fā)光；
（3）由圖象知：燈泡電壓為額定電壓U=2.5V，電路電流I=0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
滑片左移，滑動變阻器接入電路的長度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，由P=UI，功率增大，溫度升高，燈絲電阻變大．
（4）繼續(xù)移動滑片，滑動變阻器的阻值減小，燈泡突然熄滅，電流表示數(shù)為0，而電壓表有示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡發(fā)生了斷路；電壓表的示數(shù)應(yīng)等于電源電壓等于6V．
故答案為：（1）R₂；（2）C；（（3）0.5；變大；（4）小燈泡斷路；6．

點評：本題考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇：選擇滑動變阻器要考慮滑動變阻器的電阻和電流，滑動變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動變阻器允許通過的電流大于電路最大電流．
有關(guān)電路故障的分析，也是電學(xué)實驗中的常見問題，通常情況下的現(xiàn)象就是燈泡不發(fā)光，其原因有三：燈泡斷路；燈泡短路或燈泡的實際功率太小，根據(jù)實際情況進(jìn)行分析．