Question

2．在定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器    B．“20Ω  0.5A”的滑动变阻器
（2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（3）连接电路时，开关应，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到A端（选填：“A”或“B”）．
（4）闭合开关后，移动滑动 变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：灯泡断路．
（5）排除故障后，闭合开关，移 动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2 V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B端移动（选填：“A”或“B”）．
（6）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示．分析图象可知：
①该小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω；额定功率为0.5W．
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，由分压原理求变阻器的最小阻值，确定变阻器的规格；
（2）由欧姆定律求出灯正常工作时的电流大小，确定电流表量程串联在电路中；
（3）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处；
（4）若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；
（5）由图中电压表小量程读数，灯在额定电压下正常工作，根据串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
（6）①由图乙找到额定电压下的电流，根据欧姆定律和P=UI求电阻和电功率；
②小灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化．

解答 解：（1）灯正常发光时电压为2.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为U_滑=6V-2.5V=3.5V，变阻器的电压是灯的电压的$\frac{3.5V}{2.5V}$倍，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻为R_滑=$\frac{3.5V}{2.5V}$×12Ω=16.8Ω，选用“20Ω 0.5A”的滑动变阻器，即选B；
（2）小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω），灯正常工作时的电流约为I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，电流表选用小量程串联在电路中，如下所示：

（3）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到A端；
（4）经分析，闭合开关后，移动滑动 变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：灯泡断路；
（5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，其读数是2.2V；
为了测量小灯泡的额定功率，应增大灯的电压，由串联电路电压的规律，要减小变阻器的电压，根据分压原理减小变阻器连入电路中的电阻，即将滑动变阻器的滑片向B移动．
（6）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示．分析图象可知：灯在额定电压2.5V时，通过的电流为0.2A，①灯的电阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
额定功率为P=U_额I_额=2.5V×0.2A=0.5W．
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．
故答案为：（1）B；
（2）如上所示；
（3）A；
（4）灯泡断路；
（5）2.2；B；
（6）①12.5；0.5；②温度．

点评 本题测定小灯泡的电功率，考查器材的选择、电路的连接、注意事项、故障分析、操作过程及控制变量法的运用、电阻和电功率的计算及影响电阻大小的因素，综合性较强．