Question

9．實驗室電源電壓為6V，要測量小燈泡的額定功率，某同學(xué)選擇一個額定電壓為2.5V，電阻大約為10Ω左右的小燈泡，并畫出了電路圖（圖甲）．

（1）若按照該同學(xué)設(shè)計的電路圖進(jìn)行實驗，實驗室里有最大阻值是10Ω和50Ω的滑動變阻器，你認(rèn)為應(yīng)該選擇最大阻值為50Ω的滑動變阻器；
（2）將圖乙中的滑動變阻器和電壓表（選用合適的量程）接入電路；
（3）在實驗器材選擇無誤，電路連接正確的情況下，閉合開關(guān)，燈泡不亮，但電壓表和電流表都有示數(shù)，按照圖乙的連接圖判斷，要讓燈泡發(fā)光，你的操作是將變阻器的滑片向左移動；調(diào)整電路正常后開始實驗，在調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中，燈泡突然熄滅，電流表突然變得無示數(shù)，電壓表的示數(shù)是6V，你判斷故障可能是燈泡斷路；
（4）為進(jìn)一步確定小燈泡亮度與電壓的關(guān)系，做了多次實驗，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了小燈泡的U-I圖象（如圖丙所示）．請根據(jù)圖象信息計算出小燈泡的額定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中電流的大約值，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式求出變阻器接入電路中電阻阻值的可能值，然后確定滑動變阻器的規(guī)格；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（3）電壓表和電流表都有示數(shù)說明電路通路且燈泡沒有短路，燈泡不亮的原因是實際功率太小據(jù)此進(jìn)行解答；電壓表的示數(shù)是6V說明電壓表與電源之間是通路，電流表無示數(shù)、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（4）根據(jù)圖象讀出額定電壓下通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
故選最大阻值是50Ω的滑動變阻器；
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程為0～3V且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器的任意上方接線柱與燈泡相連，如下圖所示：

（3）電壓表和電流表都有示數(shù)說明電路通路且燈泡沒有短路，燈泡不亮的原因是實際功率太小，下一步的操作是：將滑動變阻器的滑片向左移動；
燈泡突然熄滅，電流表的示數(shù)突然變得無示數(shù)，電壓表的示數(shù)是6V，說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦�，故障可能是小燈泡斷路�?br />（4）由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V時，通過的電流I_L=0.2A，
則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：
（1）50；（2）如上圖所示；
（3）將滑動變阻器的滑片向左移動；小燈泡斷路；
（4）0.5．

點評 本題考查了測量小燈泡額定功率的實驗，涉及到器材的選擇、串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用、電路操作的判斷和電路故障的判斷、額定功率的計算等，涉及到的知識點較多，綜合性強．