Question

5．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器料，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）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（2）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．“10Ω0.5A”的滑动变阻器   B．“50Ω0.5A”的滑动变阻器
（3）根据实验数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图乙），分析图象你可以得到哪些有价值的信息？（两条即可）
（4）小红在缺少电压表的情况下，利用电流表和已知定值电阻R（Ω）等其他器材，设计了电路丙图，也测出了灯泡的额定功率．请你把下面的步骤补充完整．
①闭合S₂，断开S₁，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I′=$\frac{2.5V}{R}$．
②滑动变阻器P的位置不动，闭合S₁，断开S₂，记下电流表的示数I．
③表达式P_额=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{R}$）．

Answer 1

分析 （1）将开关与滑动变阻器、灯、电流表串联在电路中；
（2）滑动变阻器要分去6V-2.5V=3.5V，由分压原理可求出变阻器的最小电阻，由此确定变阻器的规格；
（3）根据小灯泡的额定电压为2.5V，结合U-I图象，找出对应的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
观察U-I图象，由R=$\frac{U}{I}$计算出几组电阻，就可判断灯泡电阻的变化趋势；
（4）闭合S₂，断开S₁，R₁与灯并联，移动滑片使灯正常发光；保持滑动变阻器P的位置不动，闭合S₁，断开S₂
，使电流表测干路中的电流，则可知此时灯正常发光的电流，灯的额定功率可求．

解答 解：
（1）将开关与滑动变阻器、灯、电流表串联在电路中，电压表并联在灯的两端，注意滑动变阻的接线柱要“一上一下”，如图所示：

（2）已知被测灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器要分去6V-2.5V=3.5V，由分压原理$\frac{{U}_{L}}{{U}_{滑}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{滑}}$，变阻器的最小电阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$×R_L=$\frac{3.5}{2.5}$×12Ω=16.8Ω，又灯正常工作时的电流I_L=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.21A＜0.5A，选“50Ω、0.5A”规格的滑动变阻器；
（3）根据图象中的信息可得：
①U_额=2.5V时，I_额=0.25A，则灯的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W，
②由P=UI可知：灯泡的功率随着电压的增大而增大；
③由R=$\frac{U}{I}$可知：灯泡的电阻随温度的升高而增大．（任选两条）
（4）①闭合S₂，断开S₁，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I′=$\frac{2.5V}{R}$，此时R₁的电压为2.5V，根据并联电路电压的特点，则灯两端的电压为额定电压2.5V，灯正常工作；
②滑动变阻器P的位置不动，闭合S₁，断开S₂，记下电流表的示数I（此时R₁和灯并联后与变阻器串联，电流表测干路电流），因电路的连接关系没有改变，滑片位置不动，故灯仍正常发光，通过R₁的电流不变，根据并联电路电流的特点，此时通过灯的电流I_L=I-$\frac{2.5V}{R}$；
③灯的额定功率P_额=U_额I_L=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{R}$）．
故答案为：（1）50Ω0.5A；
（2）如上图所示；　
（3）灯的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W；
②灯泡的功率随着电压的增大而增大；
②灯泡的电阻随温度的升高而增大；（任选两条）
（4）①闭合S₂，断开S₁，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I′=$\frac{2.5V}{R}$；
③2.5V×（I-$\frac{2.5V}{R}$）．

点评 本题则量小灯泡的电功率，考查电路的连接、器材的选用及从图象获取有效信息的能力和设计实验方案的能力，综合性强，难度较大．