Question

6．在測定小燈泡額定功率的實驗中，電源電壓是4.5V，小燈泡的額定電壓是2.5V，電阻約為10Ω，滑動變阻器有規格為“15Ω  1A”“5Ω  2A”可選．
（1）本實驗中應該選擇15Ω 1A規格的滑動變阻器．
（2）如圖甲所示是小強同學連接的實驗電路，其中有一根導線連接錯誤，請你在錯誤的導線上畫“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的導線．
（3）小強將電路連接正確后，閉合開關，發現燈泡始終不亮，電壓表有示數，電流表指針幾乎不動，產生這一現象的原因可能是燈泡斷路（寫出一種即可）．
（4）電路正常后，小強同學閉合開關，移動滑片P到某一點時，電壓表示數如圖乙所示，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖中滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動，直到電壓表的示數為2.5V．
（5）移動滑片P，小強記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的圖象，根據圖象信息，可算出小燈泡的額定功率是0.75W；同時根據圖象還得出小燈泡的電阻隨電壓升高逐漸增大 （選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據歐姆定律求出小燈泡正常發光時的電流，然后根據串聯電路電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，
最后根據I=$\frac{U}{R}$的變形公式R=$\frac{U}{I}$求出滑動變阻器接入電路的阻值即可選擇滑動變阻器；
（2）實物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：
從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負接線柱的接入方法上考慮．
從滑動變阻器接線柱的選擇考慮；
（3）電流表無示數，說明整個電路是斷路，電壓表有示數，說明與電壓表并聯的燈泡斷路；
（4）由圖示電表確定其量程與分度值，讀出電表示數；根據電壓表示數與燈泡額定電壓的關系確定滑片的移動方向；
（5）當電壓表的示數等于小燈泡的額定電壓時，此時小燈泡正常發光；根據圖象讀出小燈泡正常發光時的電流，根據P=UI求出小燈泡的額定功率．
根據R=$\frac{U}{I}$計算燈泡在0.5V、1.5V、2.5V時的電阻，判斷燈泡電阻隨電壓變化規律．
根據電阻大小的影響因素，分析電阻變化的原因．

解答 解：（1）小燈泡正常發光時電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時根據串聯電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_額=4.5V-2.5V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω＞5Ω，
故本實驗中應該選擇規格為“15Ω  1A”的甲滑動變阻器．
（2）經分析，滑動變阻器與燈泡并聯錯誤．
如果電流從電流表出來，先經過燈泡，再滑動變阻器，到電源的負極．只移動一根導線的情況下，會造成電壓表測滑動變阻器兩端電壓．
如果電流從電流表出來，先經過滑動變阻器，再經燈泡到電源的負極，只改變一根導線，電壓表測燈泡電壓，符合題意．如圖．

（3）電流表無示數，說明整個電路是斷路，電壓表有示數，說明與電壓表并聯的燈泡斷路；
（4）由圖乙所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，所示為2.2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，要測燈泡額定功率，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓增大，所以向A端移動滑片，直到電壓表的示數為2.5V．
（5）要使小燈泡正常發光，應該讓小燈泡兩端的電壓等于額定電壓，即電壓表的示數為2.5V；
由圖丙可知，小燈泡正常發光時的電流為0.3A，則小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
根據R=$\frac{U}{I}$可知燈泡的電阻變大，可見燈泡電阻隨溫度的增大而增大．
故答案為：（1）“15Ω 1A”（2）見上圖；（3）燈泡斷路；（4）A；2.5V；（5）0.75；   增大．

點評 本題考查了實驗注意事項、電表讀數、求電阻、求燈泡額定功率等問題；對電表讀數時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．