Question

12．一個額定電壓為2.5V的小燈泡，正常工作時的電阻約為10Ω，小明想探究小燈泡的電流與其兩端電壓的關系．實驗室提供了如下器材：電源（電壓恒為6V）、電壓表、電流表、“50Ω　0.5A”的滑動變阻器、開關各一個，導線若干．
（1）請你幫助小明用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整，要求滑片位于最右端B時，滑動變阻器接入電路的電阻值最大．
（2）正確連線后，小明將滑片置于最右端，閉合開關，發現小燈泡不亮，兩電表無示數．為判斷故障，小明將電壓表改接在滑動變阻器下面兩接線柱上，發現電壓表有示數．則電路發生故障的原因是滑動變阻器斷路．
（3）排除故障后，小明移動滑動變阻器的滑片，記下多組電流表及對應電壓表的示數，并畫出圖乙所示的I-U圖象．從圖象可看出，當電壓較高時，電流與電壓并不成正比，其原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（4）由圖象信息可知，小燈泡的額定功率為0.5W，小燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的電阻為17.5Ω．

Answer 1

分析 （1）將滑動變阻器一上一下串聯在電路中，根據要求判斷下端所接的接線柱；
（2）通過小燈泡不亮，兩電表無示數，判斷出電路中出現斷路，然后根據具體情況判斷斷路處；
（3）根據燈絲電阻隨溫度的升高而增大的特點進行分析；
（4）判斷出額定電壓和電流，根據P=UI計算額定電功率，根據R=$\frac{U}{I}$計算電阻值．

解答 解：（1）將滑動變阻器串聯在電路中，滑片位于最右端B時，滑動變阻器接入電路的電阻值最大，則滑動變阻器的下面應接左邊的接線柱，如圖所示：

（2）小燈泡不亮，兩電表無示數，則電路斷路，將電壓表改接在滑動變阻器下面兩接線柱上，發現電壓表有示數，則說明與電壓表并聯的滑動變阻器斷路；
（3）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，當電壓升高時，燈泡的亮度增大，燈絲的溫度升高，所以當電壓較高時，電流與電壓并不成正比；
（4）由圖象知，當U=2.5V時，燈泡中的電流I=0.2A，所以P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
當小燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓為U=6V-2.5V=3.5V，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑動變阻器斷路；（3）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（4）0.5；17.5．

點評 本題是電學實驗題，主要考查了滑動變阻器的連接、電路故障的分析、燈絲電阻與溫度的關系及電功率、電阻的計算，考查全面，綜合性較強．