Question

7．在“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為6V，小燈泡L的額定電壓為2.5V，電阻大約為10Ω，可供選用的滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示．

（1）應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（2）電路正確連接后．閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是C
A．更換小燈泡　　　　　　　　 　B．檢查電路是否斷路
C．向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片　　　D．向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片
（3）小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用的電壓表量程是0～3V，但刻度模糊不清，無法直接讀出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，卻能從0～15V擋的刻度線看出指針停在11.5V處，則加在電壓表兩端的實(shí)際電壓為2.3V．如圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成的U-I圖象．根據(jù)圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（4）小明將電壓表換用0-15V的量程，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，小燈泡的電阻將變大，繼續(xù)移動(dòng)滑片，小燈泡突然熄滅，此時(shí)電流表示數(shù)為0，而電壓表有示數(shù)，那么發(fā)生的故障是燈絲燒壞（或燈泡斷路），此時(shí)電壓表的示數(shù)是6V．

Answer 1

分析 （1）求出燈正常工作時(shí)的電流，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)得出變阻器的電壓，根據(jù)歐姆定律求出變阻器的最小阻值；
（2）根據(jù)“閉合開關(guān)前，為保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻最大”，據(jù)此分析作答；
（3）根據(jù)電壓表大小量程之比確定示數(shù)大��；根據(jù)圖象找到燈在額定電壓下的電流，根據(jù)P_額=U_額I_額求燈的額定功率；
（4）根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)后燈電壓的變化，得出燈絲的溫度變化，根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而變大作答；當(dāng)電壓增大到一定程度時(shí)，將燒壞燈泡而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中，據(jù)此電壓表的示數(shù)．

解答 解：（1）由歐姆定律，燈正常工作時(shí)的電流大小約為：
I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器要分去的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V，故滑動(dòng)變阻器的阻值至少為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以變阻器應(yīng)選用R₂；
（2）電路正確連接后．閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，說明電路為通路；發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，說明電路中電流較小，電阻中的電阻較大，燈的實(shí)際功率較小，所以應(yīng)左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片減小電路中的電阻，增大電流，看燈是否發(fā)光；選C；
（3）使用電壓表大、小量程，指針在同一位置對(duì)應(yīng)的電壓之比為$\frac{15V}{3V}$=$\frac{3}{1}$，所以從0～15V擋的刻度線看出指針停在11.5V處，小量程的讀數(shù)應(yīng)為：
$\frac{1}{5}$×11.5V=2.3V；
根據(jù)圖乙圖象，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流大小為0.2A，則燈的額定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)，變阻器連入電路中的電阻減小，根據(jù)分壓原理，變阻器的電壓減小，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，燈的電壓增大，由圖象知，通過燈的電流也增大，根據(jù)P=UI燈的功率增大，溫度升高，燈的電阻變大；
繼續(xù)移動(dòng)滑片，當(dāng)燈兩端的電壓超過額定電壓的$\frac{1}{5}$時(shí)，將燒壞小燈泡，小燈泡熄滅，而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，故電流表示數(shù)為0；而電壓表與電源連通，所以電壓表的示數(shù)為6V．
故答案為：（1）R₂；（2）C；（3）2.3；0.5；（4）大；燈絲燒壞（或燈泡斷路）；6．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)定小燈泡電功率，考查器材的選擇、操作過程，電壓表的讀數(shù)、額定功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素、故障的分析等知識(shí)，是中考的熱點(diǎn)問題，要熟練掌握．