Question

12．小明利用如圖甲所示的電路測(cè)定小燈泡的功率．被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右，實(shí)驗(yàn)室有如下器材：直流電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A　　0～3A）、電壓表．（0-3V　O-15V）、開關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干、滑動(dòng)變阻器三只：R₁（20Ω、0.5A）、R₂（50Ω　0.5A）、R₃（500Ω　1A）．
（1）實(shí)驗(yàn)前在檢査儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指計(jì)如圖乙所示．接下來的操作是將指針調(diào)零，正確連接電路閉合開關(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O，電路的故障可能是燈泡斷路；
（2）排除電路故障后，閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量，小明畫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．
（3）燈泡的功率測(cè)量完畢，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻更換電路中的燈泡，探究電流跟電阻的關(guān)系，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖象，則小明應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器R₂（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 （1）分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，明確故障存在的原因；
（2）由圖象可明確電壓為2.5V時(shí)的電流，由功率公式P=UI可求得電功率；
（3）在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要改變接入電路的電阻阻值大小，但不同阻值的電阻兩端電壓不變；根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可明確對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)變阻器．

解答 解：
（1）當(dāng)電表的指針開始時(shí)不在零點(diǎn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零；燈泡都不亮，電流表示數(shù)為0，電路可能出現(xiàn)斷路，電壓表示數(shù)為6V，等于電源電壓，說明電壓表與電源之間是通路，所以故障原因可能是燈泡斷路了
（2）由圖象知，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流為0.25A，所以P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（3）由圖象知，不同阻值的電阻兩端電壓等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=0.17×15=1.25×20=25×1=2.5V；
假設(shè)選擇5Ω的定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值電阻兩端電壓為2.5V不變，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為7Ω；
假設(shè)選擇25Ω的定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值電阻兩端電壓為2.5V不變，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為35Ω，所以滑動(dòng)變阻器選擇“50Ω  0.5A”，即選擇滑動(dòng)變阻器R₂；
故答案為：（1）將指針調(diào)零； 燈泡斷路； （2）0.625； （3）R₂

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電流表的調(diào)節(jié)及讀數(shù)、求燈泡額定功率以及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，考查角度廣，設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)多，綜合性較強(qiáng)，要重點(diǎn)掌握對(duì)于圖象的分析問題，能根據(jù)圖象對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析求解．