Question

4．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）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整．
（2）应该选用的滑动变阻器是R₂（选填“R₁”或“R₂”）．
（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向左移动变阻器的滑片，看灯是否发光．
（4）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．当滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡的电阻将变大．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（5）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，那么发生的故障是小灯泡断路，此时电压表的示数是6V．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表的量程，电压表并联在灯的两端；根据求出的灯正常工作时的电流大小确定电流表的量程，将电流表串联接入电路中，变阻器滑片以左电阻丝连入电路中；
（2）求出灯泡正常工作时的电流；根据测量电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器分得的电压，求出滑动变阻器的最小电阻，从而确定变阻器的型号；
（3）连接电路时，滑动变阻器连入电路中的电阻应最大，据此作答；
（4）根据图象得出灯泡正常发光时，通过灯泡的电流，然后根据P=UI计算额定功率；根据滑动变阻器向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变化，由分压原理判断变阻器电压的变化，根据串联电路电压的特点，判断出灯的电压变化情况，由影响电阻大小的因素，最终判断出小灯泡电阻的变化；
（5）当电压超过灯的额定电压的$\frac{1}{5}$时，灯将烧坏，而导致电压表串联在电路中，根据欧姆定律和分压原理作答．

解答 解：（1）小灯泡L的额定电压为2.5V，电压表选用小量程，并联在灯的两端；电阻大约为10Ω左右，灯正常工作时的电流大小约为I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，电流表选用小量程与灯串联，变阻器滑片以左电阻丝连入电路中，如下图所示：

（2）灯正常工作时的电流大小约为0.25A，变阻器应分得的电压U_滑=6V-2.5V=3.5V，则滑动变阻器的阻值至少为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以变阻器选用50Ω的变阻器R₂；
（3）连接电路时，为保护电路元件，变阻器连入电路中的电阻最大．闭合开关，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，看灯泡能否发光；
（4）由图2中，找到灯泡在额定电压2.5V下通过的电流为0.2A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻减小，根据分压原理，变阻器分得的电压减小，由串联电路电压的特点，灯两端的电压变大，通过灯的电流增大，根据P=UI灯的功率也增大，灯丝温度升高，灯丝的电阻变大；
（5）继续左移滑片，灯泡电压继续增大，当电压超过灯的额定电压的$\frac{1}{5}$时，烧断灯丝，电路断路，导致电压表串联在电路中．因电压表内阻很大，根据欧姆定律，电流表示数为0；根据分压原理，电压表分得电源电压的绝大部分，接近电源电压，示数为6V；
故答案为：（1）如上图所示；
（2）R₂；
（3）向左移动变阻器的滑片，看灯是否发光；
（4）0.5；变大；
（5）灯泡断路；6．

点评 本题 测小灯泡的电功率，考查电路的连接、器材的选择、操作的过程、影响电阻大小的因素及故障的分析判断，涉及的知识多，综合性强．