Question

12．小亮同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了以下電學(xué)實(shí)驗(yàn)：
（1）如圖甲所示：
在探究“電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，定值電阻R₁由5Ω換成10Ω時(shí)，接下來(lái)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端電壓為2V，那么滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值應(yīng)不小于40Ω．
（2）他做完實(shí)驗(yàn)后，把定值電阻換成小燈泡，又完成了“測(cè)量額定電壓是2.5V小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示，正確連接電路后，他發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，電路中出現(xiàn)的故障可能是小燈泡斷路．排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記下各組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制了如圖丙所示圖象，根據(jù)圖象可知額定功率是0.625W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)、分壓原理確定滑片移動(dòng) 的方向及求出滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值不小于多少；
（2）常見(jiàn)的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；根據(jù)P_額=U_額I求燈泡的額定功率；

解答 解：
（1）定值電阻R₁由5Ω換成10Ω時(shí)，根據(jù)分壓原理，定值電阻分得的電壓變大，要保持電壓不變，變阻器要分去更多的電壓，變阻器連入電路的電阻要變大，故滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向右移動(dòng)；
若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端電壓為2V，變阻器分得的電壓U_變=6V-2V=4V，根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{變}}{{U}_{滑}}$=$\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}$，那滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)不小于R₂=$\frac{{U}_{變}}{{U}_{滑}}$×R₁=$\frac{4}{2}$×20Ω=40Ω；
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡不亮，可能是燈泡短路或電路存在斷路；電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，斷路位置在電壓表的并聯(lián)部分，則電路故障可能是燈泡斷路；
由圖丙所示圖象，當(dāng)小燈泡電壓為2.5V正常發(fā)光時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.25A，小燈泡的功率P_額=U_額I=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案為：（1）右；40Ω；（2）小燈泡斷路；0.625．

點(diǎn)評(píng) 本題研究電流與電阻的關(guān)系，考查器材的選擇、操作過(guò)程、常見(jiàn)故障的分析與判斷及電功率的計(jì)算等知識(shí)，難度一般．