Question

“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示．电源电压为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω和50Ω．

（1）应该选用的滑动变阻器是______（填“R₁”或“R₂”）；
（2）闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数．发生故障的原因可能是______．
（A）灯泡断路    （B）灯泡短路   （C）滑动变阻器断路  （D）滑动变阻器短路
（3）图乙是根据实验数据绘成的U一I图象，根据图象提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为______W；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将______．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻R，其它元件与前面相同，仍然完成了实验．请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图．

Answer 1

【答案】分析：（1）由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联；根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值，根据串联电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，即可选择合适的滑动变阻器．
（2）灯泡不亮，灯泡断路或短路；电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表无示数，电压表断路或与它并联的电路短路，综合分析可得出结论．
（3）根据图象获得灯泡电压为2.5V时的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率．滑片左移，滑动变阻器接入电路的长度变短，电阻变小，电路总电阻变小，电路电流增大，灯泡电压增大，温度升高，灯丝电阻增大．
（4）根据并联电路的电压特点进行设计电路，把定值电阻与灯泡并联，当定值电阻两端的电压为灯泡的额定电压时灯泡正常工作，用电流表测两支路的电流或测出一条之路和干路电流，根据并联电路的电流特点得出通过灯泡的电流，根据P=UI即可得出小灯泡的额定功率．
解答：解：（1）灯泡正常工作时的电压U_L=2.5V，
此时电路中的电流约为I===0.25A，
滑动变阻器分压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器电阻约为R_滑===14Ω＞10Ω，
故滑动变阻器应选R₂．
（2）灯泡不亮，灯泡断路或短路；电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表无示数，电压表断路或与它并联的电路短路，综合分析知灯泡故障原因是：B灯泡短路．
（3）由图象知：灯泡电压为额定电压U=2.5V，电路电流I=0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
滑片左移，滑动变阻器接入电路的长度变短，电阻变小，电路总电阻变小，电路电流增大，灯泡电压增大，温度升高，灯丝电阻变大．
（4）把定值电阻与灯泡并联，定值电阻与其中一个电流表组合成一个电压表测电压，另一个电流表测电流，进行实验，电路图如图所示．

故答案：（1）R₂；（2）B；（3）0.5；变大；（4）如上图所示．
点评：本题考查了滑动变阻器规格的选择、电路故障的判断、灯丝电阻与温度的关系、电功率的计算和实验电路图的设计，涉及的知识点较多，综合性强；选择滑动变阻器要考虑滑动变阻器的电阻和电流，滑动变阻器的电阻在电路是否够用，但又不能太大；滑动变阻器允许通过的电流大于电路最大电流．