Question

5．小明在测量额定电压是2.5V小灯泡电功率（估计额定功率不超过1W）的实验中：

（1）为完成实验，请用笔画线代替导线，将甲图连接完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最左（填“左”或“右”），若开关闭合后，发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡发光特亮且亮度一直不变，则故障原因是滑动变阻器的两接线都接在上面金属杆上了（或滑动变阻器发生短路）．
（3）故障排除后，闭合开关，发现电压表示示数为2V时，电流表示数如图乙所示，小灯泡此时的电功率为0.52W．小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U-I图象如图丙所示，用欧姆定律分别计算上面2V的灯泡正常发光时的电阻，你可以得到什么结论：正常发光时的电阻比2V时大（或灯泡的电阻与灯丝发光时的温度有关），所用滑动变阻器的规格应是下列四个选项中的C（填选项前字母）：
A．“5Ω 2A”
B．“15Ω 2A”
C．“25Ω 2A”
D．“30Ω 2A”

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压和灯正常工作时通过的电流确定电表的量程，注意电表正负接线柱和变阻器的接法；
（2）为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；
电路连接正确，不是连接故障问题，而是器材的规格问题，从滑动变阻器规格、电源电压等方面考虑；
（3）进行电流表的读数时，注意量程和分度值，将电压值和电流值代入公式P=UI计算出额定功率．
知道当灯的实际电压等于额定电压时，灯正常发光，用欧姆定律分别计算上面2V的灯泡与正常发光时的电阻，然后比较即可得出结论；
根据图象确定变阻器最大时，其两端的电压和电路中的电流值，根据欧姆定律计算出变阻器的最大阻值．

解答 解：（1）因灯的额定电压为2.5V，所以电压表选3V的量程，将电压表与灯泡并联；
由P=UI可知灯正常工作时的电流约为I=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，电流表也选0.6A的量程，将电流表与灯泡串联；如图所示：

（2）由图知，滑动变阻器的下面接了右边的接线柱，所以在闭合开关前，应将滑片移至最左端，使其阻值最大；
若开关闭合后，发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡发光特亮且亮度一直不变，说明电路中的电流太大，滑动变阻器失去调节灯泡两端的作用，则故障原因是滑动变阻器的两接线都接在上面金属杆上了（或滑动变阻器发生短路）；
（3）电压表示示数为2V时，根据乙图，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，其读数为0.26A；
则灯泡的功率P₁=U₁I₁=2V×0.26A=0.52W．
由I=$\frac{U}{R}$得：
电压表示示数为2V时，灯泡电阻R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.26A}$≈7.7Ω；
由图象可知灯泡两端的电压为额定电压2.5V时电流为I₂=0.3A，
R₂=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
则R₁＜R₂，所以可得结论是正常发光时的电阻比2V时大（或灯泡的电阻与灯丝发光时的温度有关）；
由图象知，当灯泡两端电压最小时，变阻器的阻值最大，根据串联电路的电压特点可知：U_滑=3V-0.5V=2.5V；此时电路中的电流为0.1A，
则由I=$\frac{U}{R}$得：
滑动变阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{\;}}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω；
所以滑动变阻器的规格是“25Ω，2A”，故选C．
故答案为：（1）如上图所示； （2）左；滑动变阻器的两接线都接在上面金属杆上了（或滑动变阻器发生短路）；（3）0.52；  正常发光时的电阻比2V时大（或灯泡的电阻与灯丝发光时的温度有关）；C．

点评 本题测量灯泡的功率实验，考查了实物图的连接，滑动变阻器的使用，电流表的读数、电功率的计算，电路故障的分析及伏安法测电阻的实验原理，考查得很全面．