Question

【题目】小明用“伏安法”测量一小灯泡（额定电压为2.5V，正常工作时灯丝电阻约为10Ω）的电功率，提供的实验器材有：电源（电压为6V）、滑动变阻器R1（“10Ω5A”）滑动变阻器R2（“50Ω0.5A”）、电流表、电压表、开关及导线若干。

(1)实验电路如图甲所示，其中有一根导线未画出，请用笔画线代替导线完成实物连接，要求滑片向右滑动时电路中电流减小；

（________）

(2)正确连接完电路后，应将滑动变阻器的滑片P滑到_____（选填“A”或“B”）端，再闭合开关，这里主要是让滑动变阻器起_____的作用。为了能够顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用_____（选填“R1”或“R2”）；

(3)闭合开关S，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是_____。故障排除后进行实验，通过移动滑片记录了多组数据，并作出了如图乙所示的I-U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为_____W；

(4)小明又设计了如图丙所示电路，测量另一只灯泡的额定功率。已知：电源电压不变，滑动变阻器R1的最大电阻为R0，灯泡的额定电流为I额。实验步骤如下：

①只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器R1，使电流表示数为I额；

②只闭合开关S和S1，保持滑动变阻器R1滑片位置不变，调节滑动变阻器R2，使电流表示数仍为I额；

③接着将R1的滑片调至最左端，记下电流表的示数为I1，再将R1的滑片调至最右端，记下电流表的示数为I2；

则：该灯泡额定功率的表达式P额=_____（用I额、R0、I1和I2表示）；请简要分析本实验方案中滑动变阻器R2的作用：_____。

Answer 1

【答案】 B 保护电路 R2 小灯泡断路 0.6 等效替代灯泡

【解析】

(1)[1]将滑动变阻器串联到电路中，滑片向右滑动时电路中电流减小，即阻值增大，故应接A接线柱，如图所示：

(2)[2][3]使用滑动变阻器有时为了保护电路，这时滑动变阻器应该串联在电路中；开关闭合前，应将滑片调到阻值最大处，即B端。

[4]电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V，正常工作时灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器需分去3.5V电压，故滑动变阻器最大阻值应大于10Ω，为了能够顺利完成该实验探究，应选用R2。

(3)[5] 灯泡不亮，电流表指针几乎不动，电路中无电流，则为断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，说明与电压表并联的灯泡所在支路断路，导致电压表串联在电路中了，所以可能的原因是小灯泡断路。

[6]由图乙知，灯泡在额定电压2.5V下的电流为0.24A，所以其额定功率

P额=U额I额=2.5V×0.24A=0.6W

小灯泡的额定功率为0.6W。

(4)[7]只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器R1，使电流表示数为 I额；只闭合开关S和S1，保持滑动变阻器R1滑片位置不变，调节滑动变阻器R2，使电流表示数为I额；则R2的电阻等于灯泡的电阻；接着将R1的滑片P调至最左端，记下电流表的示数为 I1，再将 R1的滑片P调至最右端，记下电流表的示数为 I2。根据滑片在最左端和最右端电源电压相等得

I1R2=I2(R0+R2)

R2的电阻为

R2=

则该灯泡额定功率的表达式

P额=

[8]本实验方案中滑动变阻器R2的作用是等效替代灯泡，从而求出灯泡的电阻。