Question

5．小明用如图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）．

（1）请用笔画线代替导线将图l中滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大；
（2）实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图2所示位置，则故障是③⑦之间发生断路
（3）故障排除后，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3所示，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的C．
A．“5Ω 2A”B．“15Ω 2A”C．“25Ω 2A”D．“30Ω 2A”
（4）某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R₁，小灯泡的阻值变化了△R₂，则△R₁＞△R₂（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）因要求滑动变阻器连入电路使之接入电路的阻值最大确定变阻器的连接；
（2）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡所在支路断路了；
（3）由图3，根据串联电路的规律和欧姆定律求变阻器连入电路中的最大电阻确定变阻器的规格；
（4）当滑动变阻器电阻变小时，根据分压原理确定变阻器的电压变化，由串联电路电压的规律确定灯的电压变化，由图3得出电流的变化，确定灯的电阻的变化，根据串联电路电流的规律判断电路总电阻的变化，根据电阻的串联规律得出电阻变化的大小关系．

解答 解：（1）因要求滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大，故应将左下接线柱连入电路中，如下图所示；

（2）由图2可知，电流表示数为0，说明电路可能断路；图中电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了，即接线柱间⑥⑦之间发生了断路；
（3）因电压电压为3V，由图3可知，当灯的电压为0.5V，通过的电流为I=0.1A，因小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，根据串联电路的规律和欧姆定律，此时变阻器连入电路中的最大电阻：
R_滑=$\frac{U-{U}_{1}}{I}$=$\frac{3V-0.5V}{0.1A}$=25Ω，
故选用C“25Ω 2A”的变阻器；
（4）当滑动变阻器电阻R_滑变小时，根据分压原理，变阻器的电压变小，由串联电路电压的规律，灯泡两端电压增大；由图3知，通过灯的电流也增大，根据P=UI可知，灯的实际功率增大，灯丝温度升高，灯泡电阻R_灯变大；
因通过灯的电流即电路中电流变大，说明电路中的总电流变大，故总电阻R变小；
根据R=R_滑+R_灯可知，只有当R_滑的减小量大于R_灯的增加量才会让总电阻变小，即△R₁＞△R₂；
故答案为：（1）如上图所示；
（2）⑥⑦之间发生断路；
（3）C；
（4）＞．

点评 本题测量小灯泡的电功率，考查电路的连接、故障的分析、额定功率的计算、器材的选择及影响电阻大小因素．