Question

3．在測(cè)定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小明所在的實(shí)驗(yàn)小組用的電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為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．他們所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示．
（1）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，電流表的量程應(yīng)選0～0.6A．應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（2）閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于左（選填“左”或“右”）端．
（3）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，電流表示數(shù)為零，產(chǎn)生故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）小明排除故障后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2V，若他想測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）小麗同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（6）在完整記錄了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，求出了每一次測(cè)量狀態(tài)時(shí)小燈泡的電阻值，他們發(fā)現(xiàn)了隨著燈泡兩端的電壓增大，燈泡的電阻變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），關(guān)于電阻變化的特點(diǎn)，最合理的解釋是燈泡的電阻隨溫度的升高而變大．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.50	3.00
I/A	0.20	0.29	0.37	0.44	0.51		0.57

Answer 1

分析 （1）在連接電路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光電流確定電流表的量程，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器連入阻值，從而選擇合適的變阻器；
（2）閉合開(kāi)關(guān)前，變阻器滑片應(yīng)處于最大值處；
（3）電流表無(wú)示數(shù)，電路可能出現(xiàn)斷路，再由電壓表示數(shù)分析判斷故障；
（4）由圖乙讀出兩電壓表示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓間的關(guān)系確定滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)方向；
（5）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時(shí)通過(guò)燈泡的電流表，由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（6）根據(jù)P=UI可知燈泡的功率變化和溫度的變化，再根據(jù)歐姆定律求出表格中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電阻，從而得出電阻的變化規(guī)律，從而得出燈泡電阻與溫度的關(guān)系．

解答 解：
（1）為了保護(hù)電路，在連接電路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；
由歐姆定律可知，燈泡正常發(fā)光電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程；
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器連入阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$=14Ω，所以選擇滑動(dòng)變阻器R₂合適；
（2）為了保護(hù)電路，連接好電路后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片置于最左端；
（3）電流表無(wú)示數(shù)，電路可能出現(xiàn)斷路，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源間是通路，所以故障可能是燈泡斷路；
（4）由圖乙知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，示數(shù)為2V；
燈泡電壓小于額定電壓2.5V，由電路圖可知，要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)向右端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，燈泡兩端的電壓增大到2.5V為止；
（5）由圖丙可知，燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.2A，
燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（6）由P=UI可知燈泡兩端的電壓和電流在增大，電功率也在逐漸變大，溫度升高；
根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，由歐姆定律可知對(duì)應(yīng)的電阻依次為：4Ω、4.1Ω、4.3Ω、4.5Ω、4.7Ω、4.8Ω、5.2Ω，原因是燈泡的電阻隨溫度的升高而變大．
故答案為：
（1）斷開(kāi)；0.6；R₂；（2）左；（3）燈泡斷路；（4）2； 右；（5）0.5；（6）變大； 燈泡電阻隨溫度的變化而變化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表量程的選擇和正確的使用、滑動(dòng)變阻器的正確使用、歐姆定律的應(yīng)用、電表的讀數(shù)、分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)較多，要求學(xué)生有較強(qiáng)的能力，試題難度較大．