Question

2．小明利用如圖甲所示電路測(cè)定小燈泡L₁的功率．被測(cè)小燈 泡L₁的額定電壓為2.5V，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：電源（電壓為 6V）、電流表（0～0.6A0～3A）、電壓表（0～3V 0～15V）、開(kāi)關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干、滑動(dòng)、變阻器一只．

（1）實(shí)驗(yàn)前在查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來(lái)的操作是電流表調(diào)零．
（2）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；正確連接電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)接近6V，電流表示數(shù)幾乎為0，電路的故障可能是燈泡斷路．
（3）排除電路故障后，閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量，小明畫(huà)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），則小燈泡的額定功率為0.625W，此時(shí)燈絲電阻為10Ω；通過(guò)圖丙，小明還發(fā)現(xiàn)小燈泡的實(shí)際功率隨實(shí)際電壓的增大而增大（選填“增大”、“減小”或“不變）．
（4）另一組的小宇同學(xué)在測(cè)量同一規(guī)格的小燈泡L₁的電功率時(shí)，不慎把電壓表掉在地上摔壞了，于是老師又給他提供了一個(gè)標(biāo)有“2.5V 1.25W”的 小燈泡L₂和兩個(gè)開(kāi)關(guān)S₁、S₂，讓他設(shè)計(jì)測(cè)量方案，他靈機(jī)一動(dòng)，設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路圖，同樣完成了實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你將下列實(shí)驗(yàn)過(guò)程補(bǔ)充完整：
①閉合 S、S₂，斷開(kāi)S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②閉合 S、S₁，斷開(kāi)S₂，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的 示數(shù)為I；
③小燈泡L₁額定功率的表達(dá)式P額=2.5V×（I-0.5A）（用已知數(shù)據(jù)、測(cè) 量數(shù)據(jù)或符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 （1）由圖乙知，電流表指針沒(méi)有指在零刻度線上，使用電流表前應(yīng)對(duì)電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指在零刻度線上；
（2）連接電路時(shí)應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；
閉合開(kāi)關(guān)燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路，根據(jù)電表示數(shù)情況分析故障原因；
（3）根據(jù)小燈泡的額定電壓為2.5V，結(jié)合U-I圖象，找出對(duì)應(yīng)的額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率；觀察U-I圖象，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出幾組電阻，就可判斷燈泡電阻的變化趨勢(shì)，然后結(jié)合影響電阻大小的因素分析既可．
（4）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S、S₂閉合，斷開(kāi)S₁時(shí)，兩燈泡并聯(lián)后與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使通過(guò)燈泡L₂的電流等于額定電流時(shí)并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開(kāi)關(guān)S、S₁閉合，斷開(kāi)S₂時(shí)，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過(guò)L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：
（1）電流表指針沒(méi)有指在零刻度線上，應(yīng)先對(duì)電流表調(diào)零；
（2）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；
燈泡都不亮，電流表示數(shù)幾乎為0，電路中可能出現(xiàn)了斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓6V，說(shuō)明電壓表到電源間是通路，所以故障的原因可能是燈泡斷路了；
（3）由U-I圖象可知，當(dāng)U_額=2.5V時(shí)，I_額=0.25A，所以小燈泡的額電功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W；
由U-I圖象可知當(dāng)U₁=1.5V時(shí)，I₁=0.2A，所以R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω；
當(dāng)U₂=2.5V時(shí)，I₂=0.25A，所以R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，
故小燈泡燈絲電阻隨電壓增大而增大；
在該過(guò)程中，燈泡中的電壓越大，電流越大，由P=UI知燈泡實(shí)際功率越大；
（4）①當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S₂閉合，斷開(kāi)S₁時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，此時(shí)并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開(kāi)關(guān)S、S₁閉合，斷開(kāi)S₂時(shí)，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流I；
③因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過(guò)L₁的電流：
I₁=I-I₂=I-0.5A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，L₁額定功率：P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：（1）電流表調(diào)零；（2）斷開(kāi)；燈泡斷路；（3）0.625；10；增大；（4）0.5；2.5V×（I-0.5A）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，考查了電表的使用、故障判斷、圖象分析、功率和電阻的計(jì)算．明白圖丁電路圖的工作原理是關(guān)鍵．