Question

13．小軍同學在做“測定小燈泡電功率”的實驗時，小燈泡額定電壓為2.5V，正常工作時的電阻約為10Ω．實驗室器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關各1個，規(guī)格分別為“10Ω  1?A”和“30Ω  0.5?A”的滑動變阻器2個，導線若干．
（1）小軍設計了如圖甲所示電路，他應選用規(guī)格為“30Ω0.5?A”的滑動變阻器．
（2）圖乙是小俊根據(jù)電路圖連接的實物圖，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)檢查是由于一根導線連接錯誤，請你在圖乙中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．

（3）正確連接實物圖，笑笑剛接好最后一根線，發(fā)現(xiàn)：燈泡就發(fā)出刺眼的亮光，兩表示數(shù)均很大，則他操作中的錯誤有：連接電路時開關沒有斷開、連接電路時滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值，
緊接著小燈泡不亮了、電流表無示數(shù)、電壓表指針有明顯的偏轉，則電路故障原因可能是燈泡斷路；
（4）故障排除后重新閉合開關，移動滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數(shù)如圖丙，若要測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向左（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（5）小軍同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丁所示的圖象．根據(jù)圖象信息得，小燈泡的額定功率是0.5W．該圖象不是直線，主要原因是燈泡的電阻隨溫度的變化而變化．

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電流，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器；
（2）測量小燈泡的額定功率，電壓表應并聯(lián)在燈泡兩端，滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)；
（3）連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值，從開關與滑動變阻器方面分析原因；根據(jù)電表示數(shù)情況分析電路故障的原因；
（4）燈泡正常發(fā)光時其電壓等于額定電壓，由圖丙讀出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理判斷滑片的移動方向；
（5）根據(jù)圖象確定當電壓為2.5V時的電流，根據(jù)公式P=UI計算出額定電功率；
根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點分析電流與電壓不成正比的原因．

解答 解：
（1）小燈泡的額定電壓是2.5V，正常工作時的電阻約為10Ω，則小泡正常發(fā)光時，通過小燈泡的電流約是I'=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知，此時滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由歐姆定律可得，此時滑動變阻器接入電路的電阻：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，所以應選擇“30Ω 0.5?A”的滑動變阻器；
（2）由圖乙所示電路圖可知，電壓表串聯(lián)在電路中，小燈泡與滑動變阻器并聯(lián)，電壓表應并聯(lián)在燈泡兩端，滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)，電路圖如圖所示：
；
（3）連接好最后一根導線，燈泡發(fā)出發(fā)出刺眼的亮光，說明連接完最后一根導線，電路閉合，連接電路時開關沒有斷開；燈發(fā)出明亮耀眼光，說明電路電流太大，電路電阻很小，是因為連接電路時，滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處造成的；
小燈泡不亮，電流表無示數(shù)可能是電路出現(xiàn)斷路了，電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源之間是通路，則故障的原因可能是小燈泡斷路；
（4）由圖丙可知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，燈泡兩端的電壓為2.2V，為使燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理滑片的移動左端移動，以增大燈泡兩端電壓，直至2.5V為止；
（5）由圖丁知，當U=2.5V時燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)為0.2A，則燈泡額定功率為：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以電流、電壓的圖象不是一條直線．
故答案為：（1）“30Ω 0.5A”；（2）見上圖；（3）連接電路時開關沒有斷開；連接電路時滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值；燈泡斷路；（4）左；2.5；（5）0.5；燈泡的電阻隨溫度的變化而變化．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇、實物電路的連接、電表的讀數(shù)、求燈泡功率等問題；對電表讀數(shù)時一定要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．