Question

6．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，有兩個規格分別為“10Ω　 1A”、“50Ω　 2A”的滑動變阻器，電源電壓為6V．

（1）本實驗中應該選擇規格為50Ω　2A的滑動變阻器；
（2）圖甲中已有部分電路連好，請用筆畫線代替導線將電路連接完整；
（3）實驗前在檢查儀器時，發現電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是用螺絲刀將電流表指針調零．連接電路后，閉合開關，發現移動滑片時，電流表示數變大而電壓表示數在減小，出現這種現象的原因是電壓表與滑動變阻器并聯．重新正確連接好電路，閉合開關后，發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數接近6V，電流表示數幾乎為0，電路的故障可能是燈泡斷路；
（4）排除電路故障后，閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，多次測量，并繪制了通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系圖象如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.5W．在多次測量中還發現：當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比變大（填“變大”、“變小”或“不變”），導致這一結果的原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

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光時的電流；由串聯電路特點求出燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，然后由歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值選擇滑動變阻器；
（2）根據燈泡的額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發光時的電流確定電流表量程，把電流表、滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端，連線時要注意滑動變阻器的接法；
（3）①由圖知，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應對電流表進行機械調零，使指針指在零刻度線上；②連接電路后，閉合開關，發現移動滑片時，電流表示數變大而電壓表示數在減小，出現這種現象的原因是電壓表并聯在變阻器兩端；③閉合開關燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數可能是電路斷路；電壓表示數接近9V，等于電源電壓，說明電壓表與電源兩端相連，電壓表并聯電路之外，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；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；

解答 解：（1）燈泡正常發光時，電路中的電流：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A；
則滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=24Ω，大于滑動變阻器“10Ω1A”的最大阻值，因此應選規格為“50Ω2A”的滑動變阻器；
（2）燈泡的額定電壓是2.5V，電壓表應選0～3V量程，燈泡正常發光時的電流為I=0.25A，則電流表應選0～0.6A量程，電流表、滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端，電路圖如圖所示：

（3）①電流表指針沒有指在零刻度線上，應先對電流表調零；②連接電路后，閉合開關，發現移動滑片時，電流表示數變大而電壓表示數在減小，出現這種現象的原因是電壓表并聯在變阻器兩端；②電路正確連接后，閉合開關，移動滑片P，發觀燈泡總不亮，且電流表無示數，但電壓表示數接近6V，則故障原因可能是燈泡斷路；
（4）①由圖象知，在額定電壓下，通過燈泡的電流為0.2A；
則燈泡的額定功率：P_額=U_額I=2.5V×0.2A=0.5W；
②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；
故答案為：（1）“50Ω　 2A”；（2）見上圖；（3）用螺絲刀將電流表指針調零； 電壓表與滑動變阻器并聯；燈泡斷路；（4）0.5； 變大； 燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

點評 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系、電功率的變化以及滑動變阻器規格的選擇，設計的知識點多，綜合性較強，具有一定的代表性．