题目内容

2．小明利用如图甲所示的电路测定小灯泡的功率．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右，实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A　　0～3A）、电压表．（0-3V　O-15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器2只：R1（20Ω、0.5A）、R2（50Ω　0.5A）．

（1）请用笔画线代替导线将图乙的实物图补充完整．
（2）闭合开关前应该将滑动变阻器的滑片移动到B端．
（3）正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数为6V，电流表示数OA，则电路中的故障可能是灯泡断路；
（4）排出电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙所示），则小灯泡的额定功率为0.625W．在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大（填“变大”“变小”或“不变”）．
（5）灯泡的功率测量完毕，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象，则小明选用的滑动变阻器是R2．若某次实验中滑动变阻器连入电路的阻值为14Ω，则所选定值电阻的阻值为10Ω．

分析 （1）本实验中灯泡、电流表、变阻器应串联，电压表测灯泡电压与灯泡并联，根据灯泡规格确定电表量程；
（2）闭合开关前应该将滑动变阻器的滑片滑到最大值处；
（3）灯泡都不亮，电流表示数为0，电路可能出现断路，根据电压表示数情况分析判断故障原因；
（4）由图象读出灯泡电压2.5V时的电流，根据P=UI计算小灯泡的额定功率；根据灯丝的电阻随温度的升高而增大的特点进行分析；
（5）在探究电流与电阻的关系时，要改变接入电路的电阻阻值大小，但不同阻值的电阻两端电压不变；
串联电路中用电器两端电压与其阻值成正比，由图象可得电阻两端电压，已知电源电压和电阻两端电压，可以得到滑动变阻器两端电压，根据串联电路用电器两端电压与电阻的对应关系，得到定值电阻的阻值．

解答 解：
（1）测定小灯泡的功率的实验中，灯泡、电流表、变阻器应串联，电压表测灯泡电压与灯泡并联，灯泡额定电压2.5V，所以电压表应使用0-3V量程，灯泡正常发光时的电流约为：I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以电流表应使用0-0.6A量程，变阻器一上一下接入电路，如图所示：
；
（2）为了保护电路，闭合开关前应该将滑动变阻器的滑片滑到最大值B端；
（3）灯泡都不亮，电流表示数为0，电路可能出现断路，电压表示数为6V，等于电源电压，说明电压表与电源之间是通路，所以故障原因可能是灯泡断路了；
（4）由图象知，当电压为2.5V时，电流为0.25A，所以P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
灯泡两端的电压越大，通过的电流越大，则电功率越大，此时灯丝的温度越高，所以灯丝的电阻越大，即电压表与电流表的示数之比变大；
（5）探究电流跟电阻的关系，应保持定值电阻两端电压不变，
由图象知，当R=5Ω时，I=0.5A，不同阻值的电阻两端电压等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=2.5V，
假设选择25Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，由串联电路的分压原理：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值电阻两端电压为2.5V不变，$\frac{2.5V}{6V-2.5V}$=$\frac{25Ω}{{R}_{滑}}$，解得R滑=35Ω，所以滑动变阻器选择“50Ω  0.5A”，即选择滑动变阻器R2；
同理：R滑=14Ω时有：$\frac{2.5V}{6V-2.5V}$=$\frac{R′}{14Ω}$，
解得R1=10Ω，即选择的定值电阻阻值为10Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）B端；（3）灯泡断路；（4）0.625；变大；（5）R2；10．

点评 此题是“测量小灯泡电功率”的实验，考查了实物连接、电路故障判断、图象的分析、电功率计算及灯丝电阻与温度的关系以及滑动变阻器规格的选择，考查角度广，涉及计知识点多，综合性较强，具有一定的代表性．

练习册系列答案
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