Question

5．如圖甲為“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)物連接圖，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，電源電壓為6V，如有兩個(gè)規(guī)格分別為“10Ω  1A”“50Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器，應(yīng)該選擇規(guī)格為50Ω 2A的滑動(dòng)變阻器．


實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來(lái)的操作是調(diào)零．
正確連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)接近6V，電流表示數(shù)幾乎為0，電路的故障可能是燈泡斷路；
排除電路故障后，閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量，并繪制了通過(guò)小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.5W．在多次測(cè)量中還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大（填“變大”、“變小”或“不變”），導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而變大．
整理器材時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的PB部分比PA部分溫度高，原因是PB部分有電流通過(guò)而導(dǎo)致發(fā)熱．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡額定電壓與燈泡阻值，由歐姆定律可以求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流；由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，然后由歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）由圖知，電流表指針沒(méi)有指在零刻度線上，使用電流表前應(yīng)對(duì)電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指在零刻度線上；
（3）閉合開(kāi)關(guān)燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表無(wú)示數(shù)可能是電路斷路；電壓表示數(shù)接近6V，等于電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源兩端相連，電壓表并聯(lián)電路之外，不存在斷路；綜合分析知電路故障原因是：燈泡斷路；
（4）已知燈泡的額定電壓，通過(guò)圖象得到額定電壓下的電流，利用公式P=UI得到燈泡的額定功率；
（5）燈絲電阻受溫度的影響，變化較明顯，并且溫度越高，電阻越大；
（6）根據(jù)焦耳定律結(jié)合串聯(lián)電路電流及電阻的關(guān)系進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，大于滑動(dòng)變阻器“10Ω1A”的最大阻值，因此應(yīng)選規(guī)格為“50Ω2A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）電流表指針沒(méi)有指在零刻度線上，應(yīng)先對(duì)電流表調(diào)零；
（3）電路正確連接后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，發(fā)觀燈泡總不亮，且電流表無(wú)示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近6V，則故障原因可能是燈泡斷路；
（4）由圖象知，在額定電壓下，通過(guò)燈泡的電流為0.25A；
則燈泡的額定功率：P_額=U_額I=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，所以電壓與電流的比值--電阻是變大的；
（6）滑動(dòng)變阻器PA部分接入電路有電流通過(guò)由于電流熱效應(yīng)發(fā)熱，PB未接入電路，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時(shí)間相同，由于PA的電阻大于PB的電阻，所以PA部分產(chǎn)生的熱量多，比較熱．
故答案為：50Ω 2A；調(diào)零；燈泡斷路；0.5；變大；燈絲的電阻隨溫度的升高而變大；PB部分有電流通過(guò)而導(dǎo)致發(fā)熱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路故障分析、求燈泡額定功率、燈泡電阻與溫度的關(guān)系、電功率的變化以及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性較強(qiáng)，具有一定的代表性．