Question

1．在“测定小灯泡的电功率”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
滑动变阻器在此实验中的作用是保护电路；调节灯泡电压达到额定电压．
（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（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，某同学猜想：
a：可能灯丝断了     b：可能是滑动变阻器断路      c：可能是小灯泡短路
请根据电表示数判断故障原因，并将与故障对应的示数填入下表

猜想	电流表示数/A	电压表示数/V
如果A成立
如果c成立	0.4	0

（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2.2V；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的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．
（7）某次实验中电压表小量程损坏，在不添加任何器材的情况下，还想测小灯泡额定功率，应将电压表并联在滑动变阻器两端，当电压表示数为3.5V时，记下电流表示数为I，则灯泡的额定功率表达式P=（6V-3.5V）I．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路的电压特点求出小灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻值，即可选择合适的滑动变阻器；
（2）根据小灯泡的额定电压确定电压表的量程，且与灯泡并联；根据欧姆定律求出额定电流确定电流表的量程，且与灯泡串联，注意电表的正负接线柱；滑动变阻器连接线柱要一上一下串联入电路中；
（3）连接电路时，开关断开，滑片移到滑动变阻器移到最大阻值，防止电路中电流过大烧坏电路元件．电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，连接电路时滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，灯泡两端的电压很小，灯泡不能发光；
（4）根据表格信息“电流表示数为0.4A”可以知道电路为短路而非断路，由此可得答案；
（5）依据电压表所接量程得出分度值为0.1V，然后根据指针读出电压表示数，当示数小于额定电压时，要减小滑动变阻器电阻，从减小滑动变阻器电压，增大灯泡电压；
（6）①根据坐标系中数据，找出额定电压2.5v所对应电流，依据R=$\frac{U}{I}$计算电阻，根据公式P=UI可求灯泡的额定功率；②图象不是直线说明电压与电流的比值即电阻是变化的，可以从影响电阻大小的因素进行分析．
（7）根据串联电路电压特点，当灯泡正常工作时，求出滑动变阻器电压为6V-2.5V=3.5V，测滑动变阻器电压，间接得到灯泡的额定电压．

解答 解：（1）当灯正常发光时，电路中的电流约为I=0.25A，
滑动变阻器两端的电压约为U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
变阻器连入的电阻为R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
所以滑动变阻器选20Ω  1A；滑动变阻器可以保护电路，还可以调节灯泡电压达到额定电压；
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程选3V，且与灯泡并联；灯泡的额定电流约为I=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，故电流表选0.6A的量程，且与灯泡串联，注意电表的正负接线柱；滑动变阻器连接线柱要一上一下串联如电路中．电路图如图所示．

（3）为保护电路元件，实验前开关应断开、滑动变阻器应处于最大阻值处B端．
（4）根据表格信息“电流表示数为0.4A”可以知道电路为短路而非断路，由此可排除a、b选项，故选c；
（5）依据电压表所接量程得出分度值为0.1V，然后根据指针读出电压表示数为2.2V，此示数小于额定电压2.5V，要减小滑动变阻器电阻值，滑片靠近所接下接线柱，故向B断移动，从减小滑动变阻器电压，增大灯泡电压；
（6）①根据坐标系中数据，找出额定电压2.5v所对应电流为0.2A，依据R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；②图象不是直线说明电压与电流的比值即电阻是变化的，可知温度影响了电阻；
（7）根据串联电路电压特点，当灯泡正常工作时，求出滑动变阻器电压为6V-2.5V=3.5V，当滑动变阻器电压为3.5V时，灯泡的电压为额定电压，灯泡的额定功率表达式P=（6V-3.5V）I
故答案为：（1）B；保护电路；调节灯泡电压达到额定电压；（2）见上图；（3）断开；A；（4）c；（5）2.2；B；（6）①12.5；0.5；②温度；（7）3.5V；（6V-3.5V）I

点评 本题考查了探究灯泡额定功率的实验：实物图的连接、滑动变阻器的选择、实验的注意事项、电路故障的判断、电功率的计算和实验电路图的设计等，虽然涉及的知识点较多，但都是基本内容，所以平时要多注意基础知识的学习．