Question

20．在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為6V，小燈泡L的額定功率為2.5V，電阻大約為10Ω左右，可供選用的滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示．
（1）應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線將如圖1所示實(shí)物線連接完整．
（3）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．

A．更換小燈泡	B．檢查電路是否斷路
C．向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片	D．向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片

（4）小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用的電壓表量程是0-3V，但刻度模糊不清，無法直接讀出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，卻能從0-15V擋的刻度線看出指針停在11.5V處，則加在電壓表兩端的實(shí)際電壓為2.3V．
（5）如圖3所示是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成的U-I圖象，根據(jù)圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，小燈泡的電阻將變大．
（6）繼續(xù)移動(dòng)滑片，小燈泡突然熄滅，此時(shí)電流表示數(shù)為0，而電壓表有示數(shù)，那么發(fā)生的故障是燈泡斷路，此時(shí)電壓表的示數(shù)是6V．

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(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，根據(jù)測(cè)量電路電壓特點(diǎn)，求出燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓，求出滑動(dòng)變阻器的電阻；
（2）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端；根據(jù)燈正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表量程的選擇；變阻器接線柱按一上一下的原則連入電路中；
（3）燈泡不亮，電流表有示數(shù)，燈泡可能短路或電流太小．如果再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，燈泡還不發(fā)光，電流也不變時(shí)，燈泡短路；如果移動(dòng)滑片，燈泡變亮，電流表示數(shù)變大，說明電流太�。�所以接下來移動(dòng)滑片，使總電阻減小，確定燈泡不亮的原因；
（4）電壓表大量程是小量程的5倍，同一刻度線電壓表大量程示數(shù)是小量程示數(shù)的5倍，根據(jù)電壓表大量程示數(shù)可以求出小量程示數(shù)；
（5）根據(jù)圖象獲得燈泡為2.5V時(shí)的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率；滑片左移，判斷燈的電壓和電流的變化，從而得出電功率的變化，由燈絲溫度升高，燈絲電阻增大討論；
（6）當(dāng)燈泡電壓超過額定電壓會(huì)燒壞燈泡，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)電源電壓．

解答 解：（1）燈正常工作時(shí)通過燈的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，變阻器分得的電壓U_變=6V-2.5V=3.5V，則變阻器的電
阻值至少為R_變=$\frac{{U}_{變}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，故選擇滑動(dòng)變阻器R₂；
（2）由（1）知，燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程，并聯(lián)在燈的兩端；燈正常工作時(shí)的電流大小為0.25A，電流表選用小量程，變阻器滑片左邊電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（3）電流表有示數(shù)，燈泡不亮，首先通過左移滑片，減小電路電阻，增大電路電流，來判斷燈泡短路還是電路電流太小造成的燈泡不亮，故選C；
（4）電壓表0～15V量程是電壓表量程是0～3V的5倍，電壓表量程是0～15V量程的刻度線看出指針停在11.5V處，則加在電壓表兩端的實(shí)際電壓為$\frac{1}{5}$×11.5V=2.3V；
（5）由圖象找到燈泡2.5V電壓下對(duì)應(yīng)的電流為0.2A，故燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
左移滑片，滑動(dòng)變阻器電阻減小，總電阻減小，電流增大，燈泡電壓增大，根據(jù)P=UI，燈的實(shí)際功率變大，燈絲溫度升高，電阻增大；
（6）滑片繼續(xù)左移，根據(jù)分壓原理，變阻器分得的電壓減小，燈的電壓增大，當(dāng)超過燈泡額定電壓，燒斷燈絲，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，由分壓原理，電源電壓基本都加在電壓表上了，示數(shù)為6V；
故答案為：（1）R₂；
（2）如上圖所示；
（3）C；
（4）2.3；
（5）0.5；大；
（5）燈泡斷路；6．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡電功率，考查器材的選擇、電路的連接、故障的分析、電壓表特殊情況下的讀數(shù)、額定功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，要準(zhǔn)確掌握．