Question

9．在“测定小灯泡的电功率”实验中．电源电压为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，正常工作时电阻大的为10Ω左右，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1所示．
（1）应该选用的滑动变阻器是R₂（选填“R₁”或“R₂”）：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向左移动滑动变阻器滑片，看灯泡是否发光．
（2）如图2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，小灯泡正常发光时的电阻12.5Ω．
（3）实验时，小明先调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V，记录电流表的示数并观察灯泡的亮度．之后再使小灯泡两端的分别为3.0V，2.0V，记录电流表的示数并观察灯泡的亮度，并加以比较．实验中选择2.0V电压，而不选2.4V进行比较的好处是2.0V与2.5V电压相差较大，小灯泡的亮度差别大，便于比较两次亮度的关系．

Answer 1

分析 （1）①知道灯泡的额定电压和电阻的大约值，根据P=UI求出额定电流的大约值即为电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的电阻，然后确定电压表的规格；
②如果滑动变阻器接入电路的阻值太大，电路电流太小，灯泡实际功率太小，灯泡不发光，可以移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，看灯泡能否发光；
（2）根据图象读出额定电压下通过灯泡的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率，根据欧姆定律求出正常发光时的电阻；
（3）2.4V和2.5V灯泡的电压相差不大，灯泡的实际功率接近，灯泡的亮暗差别不大，无法比较两灯泡亮暗之间的关系．

解答 解：（1）①由P=UI可得，灯泡正常工作时电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，变阻器接入电路中的电阻：
R_滑=R-R_L=24Ω-10Ω=14Ω，故选择滑动变阻器R₂；
②电流表有示数，而灯泡不发光，可能是电路电流太小，灯泡实际功率太小，不足以引起灯泡发光造成的，可以向左移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使电路电流变大，灯泡实际功率变大，看灯泡能否发光；
（2）由图象可知，灯泡两端的电压为2.5V时通过的电流为0.2A，
则灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W，
灯泡正常发光时的电阻R_L′=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（3）实验中选择2.0V电压，而不选2.4V进行比较的好处是：2.0V与2.5V电压相差较大，小灯泡的亮度差别大，便于比较两次亮度的关系．
故答案为：
（1）R₂；向左移动滑动变阻器滑片，看灯泡是否发光；
（2）0.5；12.5；
（3）2.0V与2.5V电压相差较大，小灯泡的亮度差别大，便于比较两次亮度的关系．

点评 本题考查了测定小灯泡电功率的实验，涉及到串联电路特点和欧姆定律、电功率公式的应用以及实验方案的评价，要注意额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等．