Question

3．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，小明所在的實驗小組用的電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω．他們所設計的實驗電路圖如圖甲所示．
（1）在連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)，電流表的量程應選0～0.6A．應該選用的滑動變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應位于左（選填“左”或“右”）端．
（3）閉合開關后，發(fā)現小燈泡不亮，電壓表指針偏轉，電流表示數為零，產生故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）小明排除故障后閉合開關，移動滑片P到某一點時，電壓表示數（如圖乙所示）為2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數為2.5V．
（5）小麗同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（6）在完整記錄了實驗數據之后，實驗小組的同學對數據進行了進一步的分析，求出了每一次測量狀態(tài)時小燈泡的電阻值，他們發(fā)現了隨著燈泡兩端的電壓增大，燈泡的電阻變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），關于電阻變化的特點，最合理的解釋是燈泡的電阻隨溫度的升高而變大．

實驗次數	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.50	3.00
I/A	0.20	0.29	0.37	0.44	0.51		0.57

Answer 1

分析 （1）在連接電路時，應斷開開關，根據燈泡正常發(fā)光電流確定電流表的量程，由串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值，從而選擇合適的變阻器；
（2）閉合開關前，變阻器滑片應處于最大值處；
（3）電流表無示數，電路可能出現斷路，再由電壓表示數分析判斷故障；
（4）由圖乙讀出兩電壓表示數，根據電壓表示數與燈泡額定電壓間的關系確定滑動變阻器滑片的移動方向；
（5）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時通過燈泡的電流表，由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（6）根據P=UI可知燈泡的功率變化和溫度的變化，再根據歐姆定律求出表格中數據對應的電阻，從而得出電阻的變化規(guī)律，從而得出燈泡電阻與溫度的關系．

解答 解：
（1）為了保護電路，在連接電路時，應斷開開關；
由歐姆定律可知，燈泡正常發(fā)光電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應使用0-0.6A量程；
由串聯電路特點和歐姆定律可得，燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$=14Ω，所以選擇滑動變阻器R₂合適；
（2）為了保護電路，連接好電路后，應將滑動變阻器滑片置于最左端；
（3）電流表無示數，電路可能出現斷路，電壓表有示數，說明電壓表與電源間是通路，所以故障可能是燈泡斷路；
（4）由圖乙知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數為2V；
燈泡電壓小于額定電壓2.5V，由電路圖可知，要使燈泡正常發(fā)光，應向右端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值減小，燈泡兩端的電壓增大到2.5V為止；
（5）由圖丙可知，燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.2A，
燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（6）由P=UI可知燈泡兩端的電壓和電流在增大，電功率也在逐漸變大，溫度升高；
根據表格中數據，由歐姆定律可知對應的電阻依次為：4Ω、4.1Ω、4.3Ω、4.5Ω、4.7Ω、4.8Ω、5.2Ω，原因是燈泡的電阻隨溫度的升高而變大．
故答案為：
（1）斷開；0.6；R₂；（2）左；（3）燈泡斷路；（4）2； 右；（5）0.5；（6）變大； 燈泡電阻隨溫度的變化而變化．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇和正確的使用、滑動變阻器的正確使用、歐姆定律的應用、電表的讀數、分析總結實驗規(guī)律等知識點，考查的知識點較多，要求學生有較強的能力，試題難度較大．