Question

11．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图所示的器材，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，将所示的实物电路连接完整．
（3）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到右端（选填：“左”或“右”）．
（4）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．
（5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙电压表所示，其读数是2.2Ⅴ；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向左端移动（选填：“左”或“右”）．
（6）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：该小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω；额定功率为0.5W．

Answer 1

分析 （1）选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路允许通过的最大电流考虑：根据串联电路电压的特点，求出变阻器分得的电压，由欧姆定律先求出灯正常工作时的电流大小，再求变阻器的最小阻值，从而确定变阻器的规格；
（2）根据灯的额定电压确定电压表量程，电压表并联在灯泡两端；
（3）连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器滑片滑到阻值最大处；
（4）闭合开关灯泡不亮，可能是灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电流表无示数可能是电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两端连通，电压表并联电路之外，不存在断路；综合分析知电路故障原因是：灯泡断路；
（5）看清电压表的量程和分度值，读出电压表示数；比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联分压特点确定滑片移动方向；
（6）分析图象，得出小灯泡额定电压对应的电流，利用欧姆定律求电阻大小，根据P=UI求额定功率大小；

解答 解：（1）灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，灯正常工作　时的电流约为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{12Ω}$，所以变阻器的阻值至少为
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{\frac{2.5V}{12Ω}}$=16.8Ω＞10Ω，滑动变阻器应选“20Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）把灯泡、滑动变阻器串联在电路中，电压表并联在灯泡两端，实物图的连接如下图所示；

（3）为保护电路元件，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器滑片滑到阻值最大处，即右端；
（4）由上面的分析知，故障是灯泡断路；
（5）电压表接的是0～3V量程，分度值为0.1V，此时示数为2.2V；该电压低于额定电压，为使电压达到额定电压，应减小变阻器的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片应该向左端移动；
（6）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象可知：当电压为2.5V时，电流为0.2A，此时小灯泡的电阻为R=$\frac{{U}_{额}}{I′}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；灯的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：（1）B；
（2）如上图所示；
（3）断开；右；
（4）灯泡断路；
（5）2.2；左；
（6）12.5；0.5．

点评 本题 测量小灯泡的功率，考查器材的选择、电路的连接、实验注意事项、故障的分析、操作的过程及额定功率和电阻大小的计算，综合性较强．