Question

7．在“测定小灯泡电功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω、50Ω，实验电路如图甲所示．

（1）应该选用的滑动变阻器是R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（2）电路正确连接后．闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是C
A．更换小灯泡　　　　　　　　 　B．检查电路是否断路
C．向左移动滑动变阻器滑片　　　D．向右移动滑动变阻器滑片
（3）小明同学实验时，所用的电压表量程是0～3V，但刻度模糊不清，无法直接读出实验数据，却能从0～15V挡的刻度线看出指针停在11.5V处，则加在电压表两端的实际电压为2.3V．如图乙是根据实验数据绘成的U-I图象．根据图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（4）小明将电压表换用0-15V的量程，当滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡的电阻将变大，继续移动滑片，小灯泡突然熄灭，此时电流表示数为0，而电压表有示数，那么发生的故障是灯丝烧坏（或灯泡断路），此时电压表的示数是6V．

Answer 1

分析 （1）求出灯正常工作时的电流，由串联电路电压的特点得出变阻器的电压，根据欧姆定律求出变阻器的最小阻值；
（2）根据“闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器连入电路中的电阻最大”，据此分析作答；
（3）根据电压表大小量程之比确定示数大小；根据图象找到灯在额定电压下的电流，根据P_额=U_额I_额求灯的额定功率；
（4）根据分压原理确定滑片移动后灯电压的变化，得出灯丝的温度变化，根据灯丝的电阻随温度的升高而变大作答；当电压增大到一定程度时，将烧坏灯泡而导致电压表串联在电路中，据此电压表的示数．

解答 解：（1）由欧姆定律，灯正常工作时的电流大小约为：
I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，由串联电路电压的规律，变阻器要分去的电压U_滑=6V-2.5V=3.5V，故滑动变阻器的阻值至少为：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以变阻器应选用R₂；
（2）电路正确连接后．闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路；发现小灯泡不亮，说明电路中电流较小，电阻中的电阻较大，灯的实际功率较小，所以应左移动滑动变阻器的滑片减小电路中的电阻，增大电流，看灯是否发光；选C；
（3）使用电压表大、小量程，指针在同一位置对应的电压之比为$\frac{15V}{3V}$=$\frac{3}{1}$，所以从0～15V挡的刻度线看出指针停在11.5V处，小量程的读数应为：
$\frac{1}{5}$×11.5V=2.3V；
根据图乙图象，当电压为2.5V时，电流大小为0.2A，则灯的额定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）当滑片向左移动时，变阻器连入电路中的电阻减小，根据分压原理，变阻器的电压减小，由串联电路电压的特点，灯的电压增大，由图象知，通过灯的电流也增大，根据P=UI灯的功率增大，温度升高，灯的电阻变大；
继续移动滑片，当灯两端的电压超过额定电压的$\frac{1}{5}$时，将烧坏小灯泡，小灯泡熄灭，而导致电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，故电流表示数为0；而电压表与电源连通，所以电压表的示数为6V．
故答案为：（1）R₂；（2）C；（3）2.3；0.5；（4）大；灯丝烧坏（或灯泡断路）；6．

点评 本题测定小灯泡电功率，考查器材的选择、操作过程，电压表的读数、额定功率的计算、影响电阻大小的因素、故障的分析等知识，是中考的热点问题，要熟练掌握．