Question

12．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图1所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．
（1）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B
A．“15Ω  0.5A”的滑动变阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
（2）用笔画线代替导线，将图1所示的实物电路连接完整．
（3）闭合开关前，应将图1中所示的滑动变阻器的滑片滑到电阻最大处．
（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，则故障原因是小灯泡断路．

（5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图2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B端移动．
（6）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图3所示）．实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图象分析其原因是小灯泡实际功率太小．

Answer 1

分析 （1）由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器连入的阻值，从而确定变阻器的规格；
（2）电流表应该串联在电路中，且据（1）可判断出电流表的量程；
（4）小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障；
（5）电压表测灯泡电压，读出电压表示数，根据串联电路特点和欧姆定律判断滑动变阻器的滑片移动方向；
（6）灯泡亮度由实际功率决定，由此分析解答．

解答 解：
（1）测量小灯泡的电功率实验中，L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压，电流表测电路中电流，
由题知灯泡正常发光时电路中电流约为：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串联电路特点可知：
I=I_R=I_L=0.21A，
此时变阻器连入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
所以应选择滑动变阻器的规格为50Ω 0.5A；
（2）据（1）可知，电流表应该选择小量程，且串联在电路中，故如图所示：

（4）小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路中有断路的地方，电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，故障是小灯泡断路了；
（5）电压表测量灯泡的电压，电压表量程0-3V，分度值0.1V，由图知电压表示数为2.2V，即灯泡两端的电压为2.2V，要使灯泡两端电压由2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路的部分减小，滑片向B端移动；
（6）根据灯泡的亮度由实际功率决定，由图象知，当灯泡两端电压小于0.5V时，电流为0.1A，由P=UI知灯泡实际功率非常小，所以灯泡不发光．
故答案为：（1）B；（2）见上图；（4）小灯泡断路；（5）2.2；B；（6）小灯泡实际功率太小．

点评 此题是测定小灯泡的电功率的实验，综合考查了串联电路特点和欧姆定律应用，电路的连接、功率计算等．要能从图象中获取有用数据．