Question

9．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6Ⅴ，小灯泡额定电压为2.5Ⅴ（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器    B．“20Ω  0.5A”的滑动变阻器
（2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（3）连接电路时，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到左端（选填：“左”或“右”）．
（4）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：小灯泡断路．
（5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2Ⅴ；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向右端移动（选填：“左”或“右”）．
（6）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示．分析图象可知：
①该小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω；额定功率为0.5W．
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．

Answer 1

分析 （1）求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
（2）测灯泡电功率时，要测量灯泡两端电压和通过灯泡的电流，由已知确定电表的量程，从而连接实物．
（3）为了保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处；
（4）小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障；
（5）电压表测灯泡电压，读出电压表示数，根据串联电路特点和欧姆定律判断滑动变阻器的滑片移动方向；
（6）①由图象读出灯泡电压为2.5V时的电流，由P=UI计算其额定功率；
②灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的原因．

解答 解：
（1）灯泡的额定电压为2.5Ⅴ，灯丝电阻约为12Ω，
则灯泡正常发光电路中电流约为：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.21A，
此时变阻器两端电压U_变=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，变阻器连入电路的阻值R=$\frac{{U}_{变}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$=16.7Ω，故应选“20Ω  0.5A”的滑动变阻器；
（2）测额定电压为2.5V小灯泡电功率时，要测量灯泡两端电压和通过灯泡的电流，电压表与灯泡并联，使用0-3V量程；电流表与灯泡串联，由（1）可知电流表使用0-0.6A量程，实物连接如图所示；

（3）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处，由甲图可知滑片应滑到左端；
（4）小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路中有断路的地方，电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，则故障是小灯泡断路了；
（5）如图乙所示，电压表量程0-3V，分度值0.1V，电压表示数为2.2V，即灯泡两端的电压为2.2V，
要使灯泡两端电压由2.2V增大到2.5V，电路中电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路的部分减小，滑片应向右端移动；
（5）①由图象可知，当灯泡电压为2.5V时，电流为0.2A，
小灯泡正常发光时的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②图丙中图线弯曲说明灯泡的电阻值是变化的，不是定值，这是由于灯丝的电阻会随温度的变化而改变．
故答案为：
（1）B；（2）见上图；（3）左；（4）小灯泡断路；（5）2.2；右；（6）①12.5；0.5；②温度．

点评 本题考查了“测定小灯泡的电功率”的实验，涉及到电路故障的分析、电路的动态变化问题、电阻、电功率的计算、图象的分析等等，综合性较强．