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的额定功率为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2所示．
（1）应该选用的滑动变阻器是R₂（选填“R₁”或“R₂”）．
（2）用笔画线代替导线将如图1所示实物线连接完整．
（3）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

（4）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．
（5）如图3所示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，当滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡的电阻将变大．
（6）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泡断路，此时电压表的示数是6V．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）根据灯的额定电压确定电压表的量程，将电压表并联在灯的两端；根据灯正常发光时的电流确定电流表量程的选择；变阻器接线柱按一上一下的原则连入电路中；
（3）灯泡不亮，电流表有示数，灯泡可能短路或电流太小．如果再移动滑动变阻器滑片，灯泡还不发光，电流也不变时，灯泡短路；如果移动滑片，灯泡变亮，电流表示数变大，说明电流太小．所以接下来移动滑片，使总电阻减小，确定灯泡不亮的原因；
（4）电压表大量程是小量程的5倍，同一刻度线电压表大量程示数是小量程示数的5倍，根据电压表大量程示数可以求出小量程示数；
（5）根据图象获得灯泡为2.5V时的电流，根据P=UI计算额定功率；滑片左移，判断灯的电压和电流的变化，从而得出电功率的变化，由灯丝温度升高，灯丝电阻增大讨论；
（6）当灯泡电压超过额定电压会烧坏灯泡，电压表串联在电路中，电压表测电源电压．

解答 解：（1）灯正常工作时通过灯的电流I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，变阻器分得的电压U_变=6V-2.5V=3.5V，则变阻器的电
阻值至少为R_变=$\frac{{U}_{变}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，故选择滑动变阻器R₂；
（2）由（1）知，灯的额定电压为2.5V，电压表选用小量程，并联在灯的两端；灯正常工作时的电流大小为0.25A，电流表选用小量程，变阻器滑片左边电阻丝连入电路中，如下图所示：

（3）电流表有示数，灯泡不亮，首先通过左移滑片，减小电路电阻，增大电路电流，来判断灯泡短路还是电路电流太小造成的灯泡不亮，故选C；
（4）电压表0～15V量程是电压表量程是0～3V的5倍，电压表量程是0～15V量程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$\frac{1}{5}$×11.5V=2.3V；
（5）由图象找到灯泡2.5V电压下对应的电流为0.2A，故灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
左移滑片，滑动变阻器电阻减小，总电阻减小，电流增大，灯泡电压增大，根据P=UI，灯的实际功率变大，灯丝温度升高，电阻增大；
（6）滑片继续左移，根据分压原理，变阻器分得的电压减小，灯的电压增大，当超过灯泡额定电压，烧断灯丝，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，由分压原理，电源电压基本都加在电压表上了，示数为6V；
故答案为：（1）R₂；
（2）如上图所示；
（3）C；
（4）2.3；
（5）0.5；大；
（5）灯泡断路；6．

点评 本题测量小灯泡电功率，考查器材的选择、电路的连接、故障的分析、电压表特殊情况下的读数、额定功率的计算、影响电阻大小的因素等知识，综合性较强，要准确掌握．