Question

【题目】小红作“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干．

（1）小红设计了图甲所示的电路，她应选用规格为 的滑动变阻器（选填“R1”或“R2”），该实验中滑动变阻器的主要作用是 ．

（2）正确连接电路后，闭合开关，若小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因是 ；若小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是 ．

（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡U—I图象如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W．

（4）由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是 ．

（5）在没有电压表、只有电流表的情况下，小红增加了一只10Ω的定值电阻R并利用原有器材，也测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率．步骤如下：

①按照如图丙所示的电路图正确连接实物电路；

②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为 A时，灯泡正常发光；

③断开开关，保持 不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数I；

④小灯泡额定功率的表达式为P额= ．

Answer 1

【答案】（1）R2；改变灯泡两端的电压；（2）小灯泡短路；小灯泡断路；（3）0.625；（4）灯丝温度；（5）②0.25；③滑动变阻器滑片P的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值）；④U额I（或2.5I）

【解析】

试题（1）灯的额定电压为2.5V，变阻器要分去6V﹣2.5V=3.5V的电压，根据分压原理，U滑：UL=R滑：RL，滑动变阻器的阻值至少为R滑=（U滑：UL）×RL=（3.5/2.5）×10Ω=14Ω，灯正常发光的时的电流约为0.25A，故应选用R2“50Ω0.5A”的滑动变阻器；因测量小灯泡在不同电压的电功率，故本实验中滑动变阻器的主要作用是改变灯两端的电压；（2）正确连接电路后，闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路；小灯泡不亮，电压表无示数，说明小灯泡短路或电压表短路；若小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路或电路中的总电阻太大；电压表有示数，说明与电压表与电源是连通的，因此小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是小灯泡断路；（3）根据图乙可知，当灯电压为2.5V时对应的电流为0.25A，小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625A；（4）由于灯丝的电阻随温度的变化而变化不是一个定值，故由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是灯丝温度；（5）②小红增加了一只10Ω的定值电阻R，当电流表示数为I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25A时，R两端的电压一定为2.5V，由并联电路电压的特点，灯的电压为2.5V，灯一定正常发光，故闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为0.25A时，灯泡正常发光；③断开开关，保持变阻器滑片P的位置或变阻器接入电路的阻值不变，将电流表改接在所在灯支路中，此时电路的连接关系没有改变，只是电流表由原来测通过R的电流变为测通过灯的电流I，R与灯两端的电压与变阻器的电压均保持不变，灯仍正常发光，通过灯的电流I即为灯正常发光时的电流大小，故断开开关，保持滑动变阻器滑片P的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值）不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数I；④小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I（或2.5I）。