Question

为了测定额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，现提供如下器材：电压表（量程有“0～3V”和“0～15V），电流表（量程有“0～0．6A”和“0～3A”）。滑动变阻器（规格分别为“10Ω1A”、 “20Ω2A” “50Ω1.5A”），开关，学生电源和若干条导线。
小芳同学连接完电路后闭合开关，把滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，测得了几组数据，并描绘出如下图像。若灯泡电阻和电源电压在实验过程中不变，请解答下列问题：

（1）下图为小芳实验连接的部分电路，请分析实验得到的图像，完成电路的连接。

（2）该灯泡的额定功率应当是          W，从实验数据来看，小明所用的电源电压是      V，所选的滑动变阻器的规格应当是          ；
（3）快要结束实验时，他发现电流表和电压表的示数同时增大，可能原因是      。

Answer 1

（2）1.25；4；50Ω1.5A；（3）灯泡短路

试题分析：（1）由图象知：电流表示数随电压表示数的减小而增大，说明电路电阻减小时，电压表并联部分电阻是减小的，即电压表与滑动变阻器并联，并且选择0～15V量程．电路连接如下；
（2）①当电压表的示数为U₁=3.5V时，电路中的电流I₁=0.1A，
则电源的电压U=U₁+I₁R_L=3.5V+0.1A×R_L，①
当电压表的示数为0时，电路中的电流I₂=0.8A，则电源的电压U=I_最大R_L=0.8A×R_L，②
解由①②联立的方程得：R_L=5Ω，
将灯泡电阻代入①得，电源电压为U=4V，
②灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L额=4V-2.5V=1.5V，
有表格可知，灯泡的额定电流I_L额=0.5A，
灯泡的额定功率P_L额=U_L额I_L额=2.5V×0.5A=1.25W．
③由表格数据可知，当滑动变阻器两端的电压为U₁=3.5V时，电路中的电流I₁=0.1A，
滑动变阻器接入电路的阻值
故滑动变阻器的规格为50Ω 1.5A．
（3）因为电流表示数增大是电路电阻减小，电压表与滑动变阻器并联，示数增大，不可能是滑动变阻器接入电路电阻增大，所以故障只能是灯泡短路．
所以答案为：
（1）电路连接如下：

（2）1.25；4；50Ω 1.5A；
（3）灯泡短路．
点评：本题学生一般容易出错，电源的电压和滑动变阻器规格的确定都是难点，在类似的实验题目中，不直接告诉我们选择的量程，要根据相关的参数进行计算分析，考查了学生知识的综合运用和分析的能力．