Question

6．在“測定小燈泡的電功率”實驗中，電源電壓6V，小燈泡L的額定電壓是2.5V，電阻大約l0Ω，可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實驗電路如圖13甲所示．
（1）電流表應選用量程為0～0.6A，應該選用的滑動變阻器是R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（2）電路正確連接后，閉合開關，發現小燈泡不亮，但電流表有示數，接下來應進行的操作是C
A．更換小燈泡                       B．檢查電路是否斷路
C．向左移動滑動變阻器滑片             D．向右移動滑動變阻器滑片
（3）如圖乙是根據實驗數據繪成的U-I圖象．根據圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W，小燈泡正常發光時的電阻是12.5Ω．

（4）若繼續移動滑片時，小燈泡突然熄滅，電流表示數變為0，而電壓表有示數，那么發生的故障是小燈泡斷路．
（5）排除故障后，有同學認為該實驗還可以用來探究“導體中的電流與電壓的關系”．你認為這種說法錯誤（選填“正確”或“錯誤”），理由是：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡額定電壓和電阻，根據歐姆定律求出燈泡額定電流即可判斷電流表選擇的量程；
根據串聯電路電壓特點求出燈泡正常工作時滑動變阻器的電壓，
然后根據歐姆定律的變形公式求出滑動變阻器接入電路的電阻，進而判斷應該選用的滑動變阻器；
（2）根據燈泡的明暗情況和電流表的示數檢查電路故障，找出故障然所在；
（3）由圖乙可知，當燈泡兩端為額定電壓時對應的電流，根據P=UI求出小燈泡的額定功率；
根據歐姆定律的變形公式求出小燈泡正常發光時的電阻；
（4）當燈泡電壓超過額定電壓會燒壞燈泡，電壓表串聯在電路中，電壓表測電源電壓；
（5）研究導體中的電流與電壓的關系是應控制電阻的阻值不變，燈泡的電阻與溫度有關．

解答 解：（1）燈泡正常工作時，燈泡的額定電流：
I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，
故電流表應選用量程為0～0.6A；
此時滑動變阻器電壓：
U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
故應該選用的滑動變阻器是R₂．
（2）電流表有示數，燈泡不亮，首先通過左移滑片，減小電路電阻，增大電路電流，
來判斷燈泡短路還是電路電流太小造成的燈泡不亮，故選C．
（3）由乙可知，小燈泡L的額定電壓U_額=2.5V，對應的電流I_額=0.2A，
則小燈泡的額定功率：P_額=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$得，小燈泡正常發光時的電阻：
R_燈=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
（4）繼續左移滑片，燈泡電壓增大超過燈泡額定電壓，燒斷燈絲，電路斷路，
電流表示數為0，電壓表串聯在電路中，測電源電壓，示數為6V．
（5）研究導體中的電流與電壓的關系時，應控制電阻的阻值不變，而燈絲電阻隨溫度升高而增大，所以這種說法是錯誤的．
故答案為：（1）0～0.6A；R₂；
（2）C；
（3）0.5；12.5；
（4）小燈泡斷路；
（5）錯誤；燈絲電阻隨溫度的升高而增大．

點評 伏安法測燈泡電阻或功率的實驗中，既考查電壓表、電流表量程的確定方法以及滑動變阻器規格的選擇，同時還考查歐姆定律、電功率計算公式的應用，注意燈泡只有在額定電壓下才可以正常發光．