Question

物理兴趣小组的同学在实验室自主实验，看到实验桌上有恒为6V的电源，电压表、电流表，最大阻值分别为10Ω和50Ω的两个滑动变阻器R₁和R₂，小电动机，小发电机，皮带导线等其他器材．
（1）甲组的同学想测量标有“2.5V”字样小灯泡（电阻约为10Ω）的电功率．他们在讨论制定好实验方案以后就开始了实验，在实验中，
①应该选用的滑动变阻器是

R₂

．
②如图甲所示是甲组的小华同学连接的实物图，当小华连接完最后一根导线时，发现灯已经亮了，产生这个现象的原因可能是

连接电路时没有断开开关

．
③闭合开关前，滑片P应该置于变阻器的

左

端．小华闭合开关S时，发现灯泡不亮，马上要求更换灯泡．可老师却建议他再研究一下电路，此时他应该

观察电压表与电流表的示数

．
④若闭合开关，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则造成这种故障的原因可能是

A

A．灯泡短路           B．灯泡断路
C．滑动变阻器断路      D．滑动变阻器短路

⑤图乙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为

0.5

W，当滑动变阻器的阻值增大时，小灯泡的电阻将

变小

（填“变大”、“变小”、“不变”）
（2）乙组的同学看着实验桌上的小电动机和发电机等，结合所学的“电与磁”的知识，突发奇想地制作了如下图所示的“小实验”．在实验中，发现小灯泡的亮度总比直接用该电源给小灯泡供电

暗

（亮/暗），你觉得主要原因是

电能有损耗

．乙组同学的设计中应用的“电与磁”的知识有：①

通电线圈在磁场中受力转动

；②

电磁感应现象

．

Answer 1

分析：（1）①求出灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器；
②连接电路时要断开开关；
③闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值；闭合开关，如果灯泡不亮，应观察电表示数，判断是否出现电路故障；
④常见电路故障有：断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因；
⑤由图象求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；灯泡温度随实际功率的减小而降低，灯丝温度越低，灯丝电阻越小．
（2）分析实验电路图，从能量角度分析答题，根据实验内容分析涉及的物理知识．

解答：解：（1）①电源电压是6V，灯泡额定电压是2.5V，则灯泡正常发光时，滑动变阻器电压为3.5V，灯泡与滑动变阻器串联，串联电阻电压与其阻值成正比，滑动变阻器电压大于灯泡电压，则灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值大于灯泡电阻，灯泡电阻约为10Ω，滑动变阻器最大阻值应大于10Ω，则滑动变阻器选R₂．
②连接完最后一根导线时，发现灯已经亮了，是由于连接电路时没有断开开关造成的．
③由电路图可知，闭合开关前，滑片应置于左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大；闭合开关灯泡不亮，应观察电压表与电流表示数，根据电表示数判断是否存在电路故障．
④闭合开关，灯泡不亮，可能是灯泡短路或电路存在断路；电流表有示数，说明电路不存在断路；电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路，故选A．
⑤由图象可知，灯泡额定电压对应的电流为0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；当滑动变阻器的阻值增大时，灯泡两端电压变小，灯泡实际功率变小，灯泡温度降低，小灯泡的电阻将变小．
（2）图示实验中，电流流过电动机时，有一部分电能转化为内能，电能有损耗，所以小灯泡的亮度总比直接用该电源给小灯泡供电暗；由图示实验可知，乙组同学的设计中应用的“电与磁”的知识有：①通电线圈在磁场中受力转动；②电磁感应现象．
故答案为：（1）①R₂；②连接电路时没有断开开关；③左；观察电压表与电流表的示数；④A；⑤0.5；变小．
（2）暗；电能有损耗；①通电线圈在磁场中受力转动；②电磁感应现象．

点评：本题考查选择实验器材、实验注意事项、电路故障分析、求灯泡功率、分析实验原理与涉及的物理知识等问题；是实验的常考问题，一定要掌握；要会根据电表示数分析电路故障原因．