Question

7．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6Ⅴ，小灯泡额定电压为2.5Ⅴ（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．选填：（“A”或“B”）
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器    B．“20Ω  0.5A”的滑动变阻器
（2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（3）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到A端（选填：“A”或“B”）．
（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：灯泡断路．
（5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，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（选填：“A”或“B”）．
（6）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示．分析图象可知：
①该小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω；额定功率为0.5W．
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．

Answer 1

分析 （1）选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路允许通过的最大电流考虑：
滑动变阻器的最大阻值要稍大于电路需要滑动变阻器的最大阻值．
滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流．
（2）根据电路允许通过的最大电流判断电流表的量程，把电流表串联在电路中；
（3）连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器滑片滑到阻值最大处；
（4）电流表测量电路电流，电压表测量灯泡两端电压．闭合开关电流表没有示数，说明电路是断路，电压表有示数，说明与电压表串联的电路是通路；
（5）看清量程和分度值，读出电压表示数；根据串联分压特点确定滑片移动方向；
（6）①分析图象，得出小灯泡额定电压对应的电流，利用R=$\frac{U}{I}$得出电阻，利用P=UI求出电功率．
②灯丝的电阻受温度影响很大，当灯泡的实际功率太低，亮度太低就不能看到灯泡发光．

解答 解：（1）灯泡正常工作时电流为I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.2A．测定灯泡功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得滑动变阻器电阻为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}$═$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω．滑动变阻器应选“20Ω  0.5A”的滑动变阻器B；
（2）把电流表串联在电路中，由于灯泡正常工作时电流为I_L≈0.2A．则电流表量程为0～0.6A，电路图如图所示；

（3）连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器滑片滑到阻值最大处，根据实际连接，滑片应处于A端；
（4）闭合开关后，电流表没有示数，说明电路是断路，电压表有示数，说明与电压表串联的电路是通路；所以故障原因可能是灯泡断路；
（5）电压表接的是0～3V量程，分度值为0.1V，此时示数为2.2V；该电压低于额定电压，为使电压达到额定电压，应减小滑动变阻器连入电路的电阻值，所以滑片应该向B端移动；
（6）①分析图象可知：当电压为2.5V时，电流为0.2A，由I=$\frac{U}{R}$得此时小灯泡的电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②由图象可知，灯丝电阻随电压增大而增大，主要是由于灯丝的温度升高．
故答案为：（1）B；（2）如上图；（3）断开；A；（4）灯泡断路；（5）2.2；B；（6）①12.5；0.5；②温度．

点评 此题主要考查学生对于测量小灯泡电功率实验的理解和掌握，熟知电路图、实验原理以及曲线图的分析是解题关键．