Question

6．在测量“小灯泡电功率”的实验中，小明的实验小组用的电源电压为4.5V，灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为A：“5Ω 1A”、B：“20Ω 2A”的滑动变阻器可供选择．

（1）本实验中应该选择B滑动变阻器（选填“A”或“B”）．
（2）请你用笔画线代替导线，在图甲中将实物电路补充完整．（导线不能交叉）
（3）连好电路，闭合开关后，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙）为2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小丽同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）实验结束后，小明整理实验器材时，发现滑动变阻器的BP部分比PC部分温度高（选填“高”或“低”）．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值即可选择器滑动变阻器的规格；为防止电路中电流过大烧坏用电器，开关应断开；根据灯泡额定电流的大约值确定电流表的量程；
（2）电流表0～0.6A的量程串联在电路中即可；
（3）根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数，电压表的示数小于灯泡的额定电压，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小；
（4）从图象中查得额定电压下的额定电流，根据P=UI计算额定功率．
（5）根据焦耳定律进行分析．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=2.5V，根据欧姆定律可知此时电路电流约为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω，所以本实验中应该选择规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器；
（2）灯泡的额定电流约为0.25A，所以电流表的量程为0～0.6A；
电流表0～0.6A的量程串联在电路中，如下图所示：

（3）电压表使用0～3V量程，分度值为0.1V，电压为2V；要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.2A，灯泡的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）BP部分与PC部分串联，电流相等，并且BP部分比PC部分电阻大，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在通电时间相等的情况下，BP部分产生的热量多．
故答案为：（1）B；（2）见上图；（3）2；B；（4）0.5；（5）高．

点评 本题考查了伏安法测小灯泡电功率的实验，涉及了滑动变阻器规格的选择和电表量程的选择、串联电路特点和欧姆定律以及电功率的计算、电压表的读数、滑动变阻器的正确使用等，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．