Question

12．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物電路連接完整．
（2）為能順利完成該實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用B．
A．“15Ω　　0.5A”的滑動變阻器　　　　B．“20Ω　　0.5A”的滑動變阻器
（3）閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不發光，電壓表有示數，電流表無示數，若電路只有一處故障，則故障原因是燈泡斷路．
（4）排除故障后，閉合開關，移動滑片，發現電壓表的示數如圖乙所示，其讀數是2.2V；為了測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片向B端移動（填“A”或“B”）．
（5）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系如圖丙所示．分析圖象可知：該小燈泡正常發光時的電阻是10Ω；額定功率為0.625W．

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律求出燈的額定電流，確定電流表選用小量程與燈串聯；
（2）由小燈泡的額定電壓為2.5V，由串聯電路電壓的規律得出變阻器分得的電壓，根據分壓原理，求出變阻器連入電路中的電阻，考慮到電流因素，確定選用的滑動變阻器；
（3）若電流表示數為0，燈不亮，說明電路可能斷路；電壓表有示數接，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的燈泡斷路了；
（4）燈在額定電壓下正常發光，根據圖中電壓表小量程讀數，比較電壓表示數與額定電壓的大小，根據串聯電路電壓的規律及分壓原理確滑片移動的方向；
（5）燈在額定電壓下正常發光，由圖得出燈額定覺電壓下的電流，根據歐姆定律和P=UI求燈正常發光時的電阻和電功率．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為12Ω，由歐姆定律，燈的額定電流：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，
電流表選用小量程與燈串聯，如下所示：

（2）其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈正常發光時，由串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：
U_滑=6V-2.5V=3.5V，
變阻器的電壓是燈的電壓的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻：
R_滑=1.4×12Ω=16.8Ω＞15Ω，考慮到電流因素，故選用“20Ω　　0.5A”的B滑動變阻器；
（3）經分析，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不發光，電壓表有示數，電流表無示數，若電路只有一處故障，則故障原因是：燈泡斷路；
（4）燈在額定電壓下正常發光，圖中電壓選用小量程，分度值為0.1V，示數為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據串聯電路電壓的規律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向B移動，直到電壓表示數為額定電壓2.5V；
（5）通過小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系如圖丙所示，由圖可知，燈的電壓為2.5V時，通過的電流為0.25A，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，該小燈泡正常發光時的電阻是：
R=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
額定功率為：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案為：（1）如上所示；（2）B；（3）燈泡斷路；（4）2.2；B；（5）10；0.625．

點評 本題測定小燈泡的電功率，考查電路的連接、器材的選擇、故障分析、操作過程及電阻和功率的計算．