Question

3．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）為了能夠順利完成實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用B．
A．“10Ω，0.5A”的滑動變阻器    B．“50Ω，0.5A”的滑動變阻器
（2）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，則故障原因是小燈泡斷路了．
（3）排除故障后，閉合開關，移動滑片，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率，應將滑動變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”）端移動．
（4）根據實驗測得的數據，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象（如圖丙所示），分析圖象可知：
①小燈泡的額定功率為0.625W；
②小燈泡燈絲電阻是變化的，主要是受溫度變化的影響．

Answer 1

分析 （1）由串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發光時變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規格；
（2）小燈泡不亮，電流表無示數，說明電路中有斷路，再根據電壓表的示數判斷出電路故障；
（3）電壓表測燈泡電壓，讀出電壓表示數，根據串聯電路特點和歐姆定律判斷滑動變阻器的滑片移動方向；
（4）①由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時的電流，由P=UI計算其額定功率；
②燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的原因．

解答 解：
（1）測量小燈泡的電功率實驗中，L與滑動變阻器串聯，電壓表測L兩端電壓，電流表測電路中電流，
由題知燈泡正常發光時電路中電流約為：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串聯電路特點可知：
I=I_R=I_L=0.21A，
此時變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
所以應選擇滑動變阻器的規格為50Ω 0.5A；
（2）小燈泡不亮，電流表沒有示數，說明電路中有斷路的地方，電壓表有示數，說明電壓表的兩個接線柱和電源連接的部分沒有斷路，故障是小燈泡斷路了；
（3）電壓表測量燈泡的電壓，電壓表量程0-3V，分度值0.1V，由圖知電壓表示數為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，
要使燈泡兩端電壓由2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動變阻器連入電路的部分減小，滑片向B端移動；
（4）①由圖象可知，當燈泡電壓為2.5V時的電流為0.25A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
②圖線彎曲說明燈泡的電阻值是變化的，不是定值，
這是因為電壓越大，通過燈的電流越大，燈泡的實際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大．
故答案為：（1）B；（2）小燈泡斷路了；（3）2.2；B；（4）①0.625；②溫度．

點評 本題考查了滑動變阻器規格的選擇、電路故障分析、電表的讀數、功率的計算、燈絲電阻與溫度的關系等問題，都是常考問題，要掌握好，本題屬于中檔題．