Question

17．图甲所示是“测小灯泡额定电功率”的电路，其中电源电压恒为6V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为l0Ω，滑动变阻器有“10Ω  2A”和“50Ω  1A”两种规格可供选择．
（1）本实验选择的是50Ω1A规格的滑动变阻器．
（2）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整．
（3）当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，观察到电压表示数为2V（如图乙），为了测出小灯泡的额定功率，接下来的操作是将变阻器滑片向右移．
（4）测量小电灯额定功率，移动变阻滑的滑片P，眼睛应先注视电压表的示数，然后读出另一电表示数，当小电灯正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小电灯的额定功率为0.5W．
（5）同组的小红认为该电路还可以用来研究电流与电压之间的关系，你认为不可以（选填“可以”或“不可以”），理由是研究电流与电压之间的关系应保持电阻不变，而灯丝电阻会随电压变化．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值即可选择器滑动变阻器的规格；
（2）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联；
（3）根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数，电压表的示数小于灯泡的额定电压，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小；
（4）根据“灯泡两端的电压为额定电压时，灯泡的功率为额定功率，灯泡正常发光”解决此题；根据灯泡的额定电压和正常发光的电阻估算灯泡中的电流，选择电流表的量程，读出电流表的示数；利用电功率公式计算额定功率P=UI．
（5）探究电流与电压的关系时，应该保持电阻阻值不变，根据灯泡电阻是否变化分析答题．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=2.5V，
根据欧姆定律可知此时电路电流约为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，
所以本实验中应该选择规格为“50Ω  1A”的B滑动变阻器；
（2）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，如下图所示：

（3）电压表使用0～3V量程，分度值为0.1V，电压为2V；
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向右端移动，使电压表的示数为2.5V为止．
（4）测量小电灯额定功率时，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，眼睛应先注视电压表的示数，当小灯泡的电压为额定电压2.5V时，读出电流表示数；
小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光的电阻为10Ω，灯泡中电流大约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表应选0～0.6A量程，则图乙中电流表示数为：0.2A；
所以小电灯的额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）研究电压与电流的关系时，应保持电阻阻值不变，由于灯泡电阻随温度的变化而变化，不是定值，因此不能用该电路研究电流与电压的关系，小红的说法不正确．
故答案为：
（1）50Ω  1A；
（2）见上图；
（3）2；将变阻器滑片向右移；
（4）电压；0.5；
（5）不可以；研究电流与电压之间的关系应保持电阻不变，而灯丝电阻会随电压变化．

点评 本题考查了滑动变阻器的选择和串联电路特点及欧姆定律的应用、电路现象的判断、电压表的读数、滑动变阻器的使用等，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等且会根据灯泡的额定电压确定电压表的量程．