Question

10．在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω左右，可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω、50Ω，实验电路如图1所示．
（1）应该选用的滑动变阻器是R₂；
（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．为使灯泡变亮，接下来应进行的操作是什么？（写出具体的操作）
（3）如图2根据实验数据绘成的U-I图象．根据图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是多少？
（4）某同学继续移动滑片，小灯泡突然熄灭，此时电流表示数为零，而电压表有示数，那么出现的故障是什么？此时电压表的示数是多少？

Answer 1

分析 （1）计算出灯泡正常发光时变阻器两端的电压及电路中的电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算出变阻器的电阻值；
（2）要使灯泡变亮，应减小变阻器的阻值，从而可确定滑片的移动方向；
（3）根据图象，确定U=2.5V时的电流值，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率；
（4）灯泡熄灭、电流表示数为零，则电路出现断路，电压表有示数，则与电压表并联的电路断路；
此时电压表的示数应等于电源电压．

解答 解：（1）灯泡正常工作时，灯泡的额定电流：I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑动变阻器电压为：U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器电阻为：R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，应选择滑动变阻器R₂．
（2）电流表有示数，灯泡不亮，首先通过左移滑片，减小电路电阻，增大电路电流，来判断灯泡短路还是电路电流太小造成的灯泡不亮．
（3）由图象找到灯泡2.5V的电流为0.2A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（4）继续左移滑片，灯泡电压增大超过灯泡额定电压，烧断灯丝，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，测电源电压，示数为6V．
故答案为：（1）R₂；（2）向左移动滑动变阻器滑片；（3）小灯泡的额定功率是0.5W；（4）灯泡烧坏；电压表的示数为6V．

点评 伏安法测灯泡电阻或功率的实验中，既考查电压表、电流表量程的确定方法以及滑动变阻器规格的选择，同时还考查欧姆定律、电功率计算公式的应用，注意灯泡只有在额定电压下才可以正常发光．