Question

20．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，电阻大约为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）请你检查一下电路，把接错的那一根导线找出来，打上“×”，再用笔画线把它改到正确的位置上．
（2）实验应该选用的滑动变阻器是R₂（选填“R₁”或“R₂”）．电路正确连接后，小明闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是C（选填字母序号）
A．检查电路是否断路     B．更换小灯泡
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（3）如图2是根据实验数据绘成的I-U图象．根据图象可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（4）在做完这个实验后，小丽同学想接着使用这个电路顺便来探究“电流与电压的关系”，她的想法是否可行？为什么？不可行；灯泡电阻随温度变化的，不是定值．

Answer 1

分析 （1）测灯泡电功率，电压表应与灯泡并联，测灯泡两端电压，分析图示电路图，然后答题．
（2）知道灯泡额定电压和电阻，求出灯泡额定电流．
滑动变阻器与灯泡串联．根据测量电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器的电压，求出滑动变阻器的电阻．
电流表和电压表均有示数，则应排除短路和断路，灯泡不亮，可能由于实际功率太小引起；
（3）根据图象确定2.5V时对应的电流值，由P=UI计算出小灯泡的额定电功率．
（4）要探究电流与电压的关系，应保持电阻不变，根据灯丝电阻随温度的升高而增大的特点分析即可．

解答 解：（1）电压表应与小灯泡并联，并与电流表串联，电路如图所示：
    
（2）电源电压U=6V，灯泡正常工作时，灯泡额定电压U_灯=2.5V，与灯串联的滑动变阻器分压U_滑=6V-2.5V=3.5V，
灯泡电阻约R_灯=10Ω，电路电流I=$\frac{{U}_{灯}}{{R}_{灯}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，滑动变阻器电阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，滑动变阻器应选R₂．
闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表均有示数，则可能是由于此时滑动变阻器的阻值太大，使灯泡两端的电压太低而造成实际功率太小造成，所以接下来首先应移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，C正确；
（3）由图2知，当U=2.5V时，I=0.2A，所以额定电功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）要探究电流与电压的关系，应保持电阻不变，由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是定值，所以不能用此电路来探究电流与电压的关系．
故答案为：（1）见上图；（2）R₂；C；（3）0.5；（4）不可行；灯泡电阻随温度变化的，不是定值．

点评 本题考查了实验器材的选择、修改电路图、电路故障分析、实验数据分析等问题；滑动变阻器规格的选择：选择滑动变阻器要考虑滑动变阻器的电阻和电流，滑动变阻器的电阻在电路是否够用，但又不能太大；滑动变阻器允许通过的电流大于电路最大电流．在该实验中还要会根据图象或数据确定灯泡的额定电压和电流，根据P=UI计算其额定电功率．