Question

13．在“测定小灯泡的电功率”实验中，电源电压为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（填“R₁”或“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，接下来应进行的操作是向左移动滑动变阻器的滑片．
（3）继续移动滑片，小灯泡突然熄灭，此时电流表示数为0，而电压表有示数，那么发生的故障是灯泡断路，此时电压表的示数是6V．
（4）排出故障后，移动滑动变阻器的滑片，进行了多次测量，实验中多次测量的目的是测不同电压下灯泡的实际功率．
（5）如图2是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0.5W．当滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡的电阻将变变大，该图象不是直线，主要原因是灯丝电阻随温度升高而增大．

Answer 1

分析 （1）知道灯泡额定电压和电阻，求出灯泡额定电流．滑动变阻器与灯泡串联．根据测量电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器的电压，求出滑动变阻器的电阻．
（2）根据灯泡的明暗情况和电流表的示数检查电路故障，找出故障然所在．
（3）当灯泡电压超过额定电压会烧坏灯泡，电压表串联在电路中，电压表测电源电压．
（4）进行多次实验，可以测出多组实验数据，求出不同电压下灯泡的实际功率．
（5）根据图象得出灯泡正常发光时，通过灯泡的电流，然后根据P=UI，计算额定功率．滑动变阻器是根据接入电路电阻丝的长度改变电阻的，因此确定滑动变阻器接入电路的长度的变化确定电流电流的变化，滑动变阻器接入电路的电阻越小，电路电流越大，灯泡两端电压越大，灯丝温度越高，灯丝电阻增大．

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=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，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）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
（4）移动滑动变阻器的滑片，进行了多次测量，实验中多次测量的目的是 测不同电压下灯泡的实际功率．
（5）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．
当滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器电阻减小，总电阻减小，电流增大，灯泡电压增大，灯丝温度升高，电阻增大．
故答案为：（1）R₂；（2）向左移动滑动变阻器的滑片；（3）灯泡断路；6；（4）测不同电压下灯泡的实际功率；（5）0.5；变大；灯丝电阻随温度升高而增大．

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．