Question

2．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．
A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器       B．“20Ω 0.5A”的滑动变阻器
（2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是灯泡断路．
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B端移动（选填“A”或“B”）．
（5）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示．分析图象可知：
①该小灯泡正常发光时的功率为0.5W．
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．

Answer 1

分析 （1）由I$\frac{U}{R}$计算灯泡正常发光的电流，滑动变阻器与灯泡串联．根据串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器的电阻；
（2）根据灯泡正常发光电流选择电流表量程，串联接入电路中；
（3）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路了；电压表的指针有示数，说明电压表通过电流表和滑动变阻器与电源两极相连，由此分析故障的原因；
（4）读出电压表示数，根据串联电路的分压原理分析滑片的移动方向；
（5）当灯泡电压达到额定电压时灯泡正常发光，由图象读出灯泡电压2.5V时的电流，根据P=UI计算额定功率；灯丝电阻受温度影响．

解答 解：
（1）电源电压U=6V，灯泡正常工作时，灯泡额定电压：U_灯=2.5V，滑动变阻器两端电压：U_滑=6V-2.5V=3.5V，
灯泡电阻约R_灯=12Ω，电路电流I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{灯}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，
此时滑动变阻器连入阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，所以应选20Ω 0.5A的滑动变阻器；
（2）由（1）灯泡正常发光的电流约0.21A，所以电流表应使用0-0.6A量程，串联接入电路中，如图所示：
；
（3）闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，所以出现故障的原因是小灯泡断路；
（4）由图乙，电压表使用0-3V量程，分度值0.1V，示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，需增大灯泡电压，根据串联电路的分压原理，应减小滑动变阻器连入阻值，即向B端移动；
（5）①当电压表示数为2.5V时，灯泡正常发光，由丙图象此时灯泡的电流为0.2A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②由图象可知，灯泡的电流与电压不成正比，即灯泡电阻是变化的，原因是灯丝电阻受温度的影响．
故答案为：（1）B；（2）见上图；（3）灯泡断路；（4）B；（5）①0.5；②温度．

点评 本题考查了滑动变阻器规格的选择、实物连接、故障分析、功率计算等．利用电压表、电流表判断电路故障时，要知道电流表无示数原因：电路中有断路现象；电压表无示数原因：与电压表并联部分短路或与电压表并联以外的部分断路．