Question

11．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖所示的器材，其中電源電壓為6Ⅴ，小燈泡額定電壓為2.5Ⅴ（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為能順利完成該實驗探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選用B．
A．“10Ω  0.5A”的滑動變阻器    B．“20Ω  0.5A”的滑動變阻器
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將所示的實物電路連接完整．
（3）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，應(yīng)將圖甲中所示的滑動變阻器的滑片滑到右端（選填：“左”或“右”）．
（4）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，若電路只有一處故障，則故障原因是燈泡斷路．
（5）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)如圖乙電壓表所示，其讀數(shù)是2.2Ⅴ；為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向左端移動（選填：“左”或“右”）．
（6）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系如圖丙所示．分析圖象可知：該小燈泡正常發(fā)光時的電阻是12.5Ω；額定功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）選擇滑動變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動變阻器的最大電阻和電路允許通過的最大電流考慮：根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，求出變阻器分得的電壓，由歐姆定律先求出燈正常工作時的電流大小，再求變阻器的最小阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（2）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（3）連接電路時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器滑片滑到阻值最大處；
（4）閉合開關(guān)燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數(shù)可能是電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩端連通，電壓表并聯(lián)電路之外，不存在斷路；綜合分析知電路故障原因是：燈泡斷路；
（5）看清電壓表的量程和分度值，讀出電壓表示數(shù)；比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)分壓特點確定滑片移動方向；
（6）分析圖象，得出小燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，利用歐姆定律求電阻大小，根據(jù)P=UI求額定功率大��；

解答 解：（1）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點得，燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，燈正常工作　時的電流約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{12Ω}$，所以變阻器的阻值至少為
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{\frac{2.5V}{12Ω}}$=16.8Ω＞10Ω，滑動變阻器應(yīng)選“20Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（2）把燈泡、滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，實物圖的連接如下圖所示；

（3）為保護電路元件，連接電路時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器滑片滑到阻值最大處，即右端；
（4）由上面的分析知，故障是燈泡斷路；
（5）電壓表接的是0～3V量程，分度值為0.1V，此時示數(shù)為2.2V；該電壓低于額定電壓，為使電壓達到額定電壓，應(yīng)減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片應(yīng)該向左端移動；
（6）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系圖象可知：當(dāng)電壓為2.5V時，電流為0.2A，此時小燈泡的電阻為R=$\frac{{U}_{額}}{I′}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；燈的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）B；
（2）如上圖所示；
（3）斷開；右；
（4）燈泡斷路；
（5）2.2；左；
（6）12.5；0.5．

點評 本題 測量小燈泡的功率，考查器材的選擇、電路的連接、實驗注意事項、故障的分析、操作的過程及額定功率和電阻大小的計算，綜合性較強．