Question

6．小明做测“小灯泡电功率”实验时，所用器材有：电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线．

（1）如图甲所示是小明没有连接完整的实物电路，请你用笔画线代替导线，帮小明将实物电路连接完整；
（2）小明连好电路闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡亮度都不变，则原因可能是将变阻器的下面两个接线柱连入了电路．
（3）小明调整电路后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要没得最小灯泡的额定功率，应将滑片P向右（选填“左”或“右”）端滑动．
（4）小明通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图乙所示的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，由图发现其不是直线，原因可能是灯的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值．
（5）实验结束后，小明仅将小灯泡换成定值电阻，来探究电流与电阻的关系，小明想要完成四组实验，准备好的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
（6）将电路连接正确后，闭合开关，移动变阻器的滑片P，使定值电阻两端的电压为2V，此时电流表的示数如图丙所示，则定值电阻的阻值为5Ω．
（7）断开开关，将定值电阻换成阻值为10Ω的电阻，其余不动，闭合开关，电压表示数将变大（选填“变大”或“变小”）；为完成此四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于40Ω．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用的量程与灯并联，由图乙确定电流表选的小量程与灯串联；
（2）小明连好电路闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，电路为通路，且电路中电流较小，说明电路的电阻较大，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡亮度都不变，据此分析；
（3）灯在额定电压下正常发光，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
（4）由图乙所示的U-I图象找现额定电压下的电流，根据P=UI求小灯泡的额定功率；
根据灯的电阻随温度的变化而变化分析；
（6）根据图丙所示电流表选用的量程读数，由欧姆定律的变形公式求定值电阻的阻值；
（7）根据分压原理确定电压表示数的变化；
根据串联电路电压的规律求变阻器分得的电压，由分压原理求变阻器连入电路中的电阻确定滑动变阻器的最大电阻应不小于多少．

解答 解：（1）灯的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，由图乙知，电流表选用小量程与灯串联，如下所示：

（2）小明连好电路闭合开关后，发现小灯泡发光较暗，电路为通路，且电路中电流较小，说明电路的电阻较大，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡亮度都不变，则变阻器失去了变阻的作用，则原因可能是：将变阻器的下面两个接线柱连入了电路．
（3）灯在额定电压下正常发光，电压表示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
（4）小明通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图乙所示的U-I图象，由图可知，灯的额定电压下的电流为0.2A，可计算出小灯泡的额定功率是：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
因灯的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值，根据U=IR，电流随电压的变化关系不是正比例关系，故其不是直线；
（6）将电路连接正确后，闭合开关，移动变阻器的滑片P，使定值电阻两端的电压为2V，此时电流表的示数如图丙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.4A，由欧姆定律的变形公式，则定值电阻的阻值为：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω；
（7）断开开关，将定值电阻换成阻值为10Ω的电阻，其余不动，闭合开关，根据分压原理，电压表示数将 变大；
电源电压为6V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，变阻器分得的电压为电压表示数的$\frac{4V}{2V}$=2倍，当20Ω的电阻接入电路中时，由分压原理，变阻器连入电路 中的电阻：
R_滑=2×20Ω=40Ω，即为完成此四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于40Ω．
故答案为：（1）如上所示；（2）将变阻器的下面两个接线柱连入了电路；（3）右；（4）0.5；灯的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值；（6）5；（7）变大；40．

点评 本题测小灯泡电功率，考查电路的连接、反常现象的分析、操作过程、额定功率的计算、影响电阻的因素、控制变量法及欧姆定律的运用、变化电路的分析和对器材的要求．