Question

“測定小燈泡的額定功率”實驗的電路圖如圖甲所示．電源電壓為6V，小燈泡L的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω和50Ω．

（1）應該選用的滑動變阻器是______（填“R₁”或“R₂”）；
（2）閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表有示數，電壓表無示數．發生故障的原因可能是______．
（A）燈泡斷路    （B）燈泡短路   （C）滑動變阻器斷路  （D）滑動變阻器短路
（3）圖乙是根據實驗數據繪成的U一I圖象，根據圖象提供的信息可計算出小燈泡的額定功率為______W；當滑動變阻器的滑片向左移動過程中，小燈泡的電阻將______．（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（4）還有一組同學沒有電壓表，而是利用兩只電流表和一個阻值已知的電阻R，其它元件與前面相同，仍然完成了實驗．請在虛線方框內畫出該組同學實驗的電路圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯；根據歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值，根據串聯電路電壓特點，求出燈泡正常工作時，滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，即可選擇合適的滑動變阻器．
（2）燈泡不亮，燈泡斷路或短路；電流表有示數，說明電路不存在斷路；電壓表無示數，電壓表斷路或與它并聯的電路短路，綜合分析可得出結論．
（3）根據圖象獲得燈泡電壓為2.5V時的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率．滑片左移，滑動變阻器接入電路的長度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，溫度升高，燈絲電阻增大．
（4）根據并聯電路的電壓特點進行設計電路，把定值電阻與燈泡并聯，當定值電阻兩端的電壓為燈泡的額定電壓時燈泡正常工作，用電流表測兩支路的電流或測出一條之路和干路電流，根據并聯電路的電流特點得出通過燈泡的電流，根據P=UI即可得出小燈泡的額定功率．
解答：解：（1）燈泡正常工作時的電壓U_L=2.5V，
此時電路中的電流約為I===0.25A，
滑動變阻器分壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器電阻約為R_滑===14Ω＞10Ω，
故滑動變阻器應選R₂．
（2）燈泡不亮，燈泡斷路或短路；電流表有示數，說明電路不存在斷路；電壓表無示數，電壓表斷路或與它并聯的電路短路，綜合分析知燈泡故障原因是：B燈泡短路．
（3）由圖象知：燈泡電壓為額定電壓U=2.5V，電路電流I=0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
滑片左移，滑動變阻器接入電路的長度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，溫度升高，燈絲電阻變大．
（4）把定值電阻與燈泡并聯，定值電阻與其中一個電流表組合成一個電壓表測電壓，另一個電流表測電流，進行實驗，電路圖如圖所示．

故答案：（1）R₂；（2）B；（3）0.5；變大；（4）如上圖所示．
點評：本題考查了滑動變阻器規格的選擇、電路故障的判斷、燈絲電阻與溫度的關系、電功率的計算和實驗電路圖的設計，涉及的知識點較多，綜合性強；選擇滑動變阻器要考慮滑動變阻器的電阻和電流，滑動變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動變阻器允許通過的電流大于電路最大電流．