题目内容

5．小明用如图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）

（1）请用笔画线代替导线将图l中滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大；
（2）实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图2所示位置，则接线柱⑥⑦间（填接线柱的数字编号）出现了断路（选填“短路”或“断路”）；
（3）有一位同学在连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中发现：灯泡变亮时，电压表的示数变小；灯泡变暗时，电压表的示数变大．经检查所用器材完好，请指出问题可能是电压表并联在滑动变阻器两端了．
（4）故障排除后，小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U-I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是0.75W，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的C（选填选项前字母）：
A“5Ω 2A”B“15Ω 2A”C“25Ω 2A”D“30Ω 2A”
（5）由图3可以算出灯泡两端电压为0.5V时灯丝电阻为5Ω，且正常发光时电阻明显变大，这是由于灯泡电阻随温度的升高而增大．
（6）在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1，小灯泡的阻值变化了△R2，则△R1＞△R2（选填“＞”、“＜”或“=”），机智的小明略加思考很快完成了分析，相信聪明的你也可以的：变阻器电阻减小，导致电路中电流增大，且电路中总电阻变小，而灯丝温度升高，电阻变大，所以可以得出上述结论．

分析 （1）滑动变阻器应一上一下接入电路，由图中变阻器连入阻值最大确定其接线柱；
（2）由图乙知两电表示数情况，由此分析电路故障；
（3）电流表示数变大时，根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压变大，根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压减小，据此判断实验现象的原因；
（4）灯泡正常发光时的电压等于额定电压，由图象读出灯泡正常发光的电流，由P=UI计算其额定功率；
滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值，从而选择合适的滑动变阻器；
（5）由欧姆定律计算灯泡两端电压为0.1V时灯丝电阻；由灯泡电阻受温度影响分析原因；
（6）通过对滑动变阻器电阻、灯泡电阻、总电阻变化情况分析的出结论．

解答 解：
（1）测量小灯泡的电功率的实验中，滑动变阻器应串联入电路中，由图知，为使变阻器连入阻值最大，应将左下接线柱接入电路中，如图所示：
；
（2）由甲图知，电源由两节干电池组成，即电源电压为3V．
由图乙知，电流表示数为0，灯泡不亮，电路有断路发生，电压表示数为3V，等于电源电压，说明电压表到电源间是通路，所以故障是⑥⑦间出现断路了；
（3）闭合开关移动滑片，灯泡变亮，说明电流表示数增大，电路电阻减小，串联电路中导体两端电压与其阻值成正比，电压表示数减小，说明与之并联的电阻减小了；反之灯泡变暗时，电路中电流变小，电路的电阻增大，电压表的示数变大，说明与之并联的电阻增大了．由此可知原因是电压表并联在滑动变阻器两端了；
（4）灯泡正常发光时的电压等于额定电压2.5V，由图象可知此时通过灯泡的电流为0.3A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，此时电路中电阻最大，电流最小，由图象知此时灯泡两端电压为0.5V，电流为0.1A，
由串联电路特点和欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值：
R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{U-{U}_{L}}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V-0.5V}{0.1A}$=25Ω，
所以可选择规格为“25Ω 2A”的滑动变阻器C；
（5）由欧姆定律可得，灯泡两端电压为0.1V时灯丝电阻：RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{最小}}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
正常发光时电阻明显变大，是因为电压越高，通过灯泡电流越大，灯泡功率越大，温度越高，即灯泡电阻随温度的升高而增大；
（6）根据图象可知当滑动变阻器电阻变小时，灯泡两端电压增大，电流也增大，灯泡电阻变大，总电阻变小．
根据R=R滑+R灯．只有当R滑的减小量大于R灯的增加量才会让总电阻变小．
故答案为：（1）见上图；（2）⑥⑦；断路；（3）电压表并联在滑动变阻器两端了；（4）0.75；C；（5）5；灯泡电阻随温度的升高而增大；（6）增大；大．

点评 此题考查了测灯泡功率实验中，电路连接、故障判断、U-I图象的应用、功率计算、电阻的变化的判断等，考查的知识点多，综合性强，有一定难度．

练习册系列答案
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（1）请根据电路图如图1用笔画线代替导线连接实物图（电流表使用大量程）．
（2）闭合开关S前，滑片P应放在使滑动变阻器接人电路的阻值最大（最大/最小）处．
（3）闭合开关s后，小灯泡不亮，观察发现：小灯泡是完好的；电压表有示数；电流表指针指向零刻度线．电路可能存在的故障是灯座断路．
（4）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P直至电压表的示数为2.5V，此时小灯泡处于额定工作状态，根据如图3所示电流表的示数可知其额定功率为4.5W．
（5）小明找来纱布做成灯罩罩住小灯泡，打算在灯罩上涂粘胶，当小灯泡工作发出紫色光时，飞过来的蚊子就会被粘胶粘住．小明在市场上找到A、B、C三种类型的粘胶，对其粘性强弱进行比较．
①取三张相同规格的纸片，水平放置，分别在纸片的上表面涂上A、B、C三种类型的粘胶．
②同时在三张纸的上表面各轻轻布撒30粒芝麻．
③同时将三张纸腾空倒置1min．
④将三张纸翻转，数出A、B、c三种类型粘胶上残留的芝麻数量，见下表．
粘胶类型ABC
残留的芝麻数量22812
为达到最佳的灭蚊效果，小明应选用的粘胶类型为A．
17．一只小灯泡的额定电流为0.2A，正常发光时的电阻约为8?．小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为恒为6V的电源，滑动变阻器有A规格：“10? 2A”、B规格：；“30? 1A”可选．导线若干．
（1）本实验应该选择B（选填“A”或“B”） 规格的滑动变阻器．
（2）请用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑片向左滑动时变阻器阻值变小）．

（3）小明在连接好电路的最后一根导线时，发现电压表、电流表指针立刻偏到最大刻度处，小灯泡发出明亮的光，上述现象反映他在操作中存在的不规范之处是连接电路时，没有断开开关，闭合开关前滑片没放在阻值最大处．
（4）排除故障后，小明发现他很幸运，电表并没有因此而损坏．小明便开始进行测量，调节滑动变阻器滑片位置直到小灯泡正常发光，此时电压表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为0.4W．
（5）完成上述实验后，小明进行了反思，如果刚才电流表被损坏了，能不能换成其他的实验器材来完成实验呢，经过思考，他用了一个已知阻值的电阻R0并增加了两个开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路．请在方框中画出电路图，使这个电路能测出前面实验中灯泡的额定功率，并符合下列操作步骤：
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②仅闭合开关S1、S3，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
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