Question

3．某校兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在測定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，被測小燈泡的額定電壓為2.5V．實(shí)驗(yàn)桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器（50Ω 1A）各一只，導(dǎo)線若干．）小明同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組按照如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）如圖甲所示，小明連接的電路還沒有完成，如果要求滑動變阻器的滑片P向右移動時(shí)，電流表的示數(shù)變大，導(dǎo)線M應(yīng)與滑動變阻器的B接線柱連接．（填“A”、“B”或“D”）
（2）閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時(shí)，小燈泡仍然不亮，且電壓表無示數(shù)，其原因可能是燈泡被短路．
（3）移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖乙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，額定電流是0.2A，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（4）曉麗同學(xué)所在的實(shí)驗(yàn)小組的滑動變阻器已損壞（其它器材和規(guī)格不變），老師提供了另一只滑動變阻器（10Ω 1A），小組同學(xué)討論后發(fā)現(xiàn)，若要繼續(xù)用已連接完整的圖甲所示電路來測出小燈泡的額定電功率，至少還要在原電路中串聯(lián)（選填“串”或“并”）一個(gè)7.5Ω的電阻．
（5）整理器材時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的PB部分比PC部分熱，原因是PB部分和PC部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時(shí)間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產(chǎn)生的熱量多，比較熱．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片P向右移動時(shí)，電流表的示數(shù)變大，說明滑動變阻器右下方接線柱必須接入電路中；
（2）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時(shí)，說明電路電阻太小，然后根據(jù)燈泡不亮和電壓表無示數(shù)確定具體故障的位置；
（3）根據(jù)圖乙讀出2.5V時(shí)燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動需要接入電路中的電阻，然后判斷滑動變阻器的串并聯(lián)，并根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電阻的阻值；
（5）根據(jù)焦耳定律結(jié)合串聯(lián)電路電流及電阻的關(guān)系進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）滑動變阻器右下方接線柱B接入電路中時(shí)，滑片P向右移動時(shí)，電流表的示數(shù)變大；
（2）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時(shí)，說明電路電阻太小，燈泡始終不亮，電壓表示數(shù)為零，說明燈泡被短路；
（3）根據(jù)圖乙可知，2.5V時(shí)燈泡的額定電流為0.2A，則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，需要串聯(lián)電阻的阻值：
R_串=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，需要串聯(lián)的電阻：
R_串=$\frac{{U}_{串}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，串聯(lián)電阻的阻值：
R=R_串-R_滑=17.5Ω-10Ω=7.5Ω，
即至少還要在原電路中串聯(lián)一個(gè)7.5Ω的電阻；
（5）PB部分和PC部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時(shí)間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產(chǎn)生的熱量多，比較熱．
故答案為：
（1）B；
（2）燈泡短路；
（3）0.2；0.5；
（4）串；7.5；
（5）PB部分和PC部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時(shí)間相同，由于PB的電阻大于PC的電阻，所以PB部分產(chǎn)生的熱量多，比較熱．

點(diǎn)評 本題考查了滑動變阻器的正確使用、電路故障的判斷你、電功率的計(jì)算、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律和焦耳定律的應(yīng)用等，是實(shí)驗(yàn)的�？紗栴}，一定要掌握．