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，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）为了能够顺利完成实验探究，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．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
（2）闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到B（A/B）端．
（3）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，电压表无示数，电流表有示数，若电路只有一处故障，则故障原因是灯泡断路．
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是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A（A/B）端移动．
（5）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图丙所示）．分析图象可知：
①小灯泡的额定功率为0.625W．
②小灯泡灯丝电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．
③实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图象分析其原因是灯泡实际功率非常小．

Answer 1

分析 （1）由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器连入的阻值，从而确定变阻器的规格；
（2）为保护电路，闭合开关前，滑片在阻值最大处；
（3）小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障；
（4）电压表测灯泡电压，读出电压表示数，根据串联电路特点和欧姆定律判断滑动变阻器的滑片移动方向；
（4）①由图象读出灯泡电压为2.5V时的电流，由P=UI计算其额定功率；
②灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的原因；
③灯泡亮度由实际功率决定，由此分析解答．

解答 解：
（1）测量小灯泡的电功率实验中，L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压，电流表测电路中电流，
由题知灯泡正常发光时电路中电流约为：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串联电路特点可知：
I=I_R=I_L=0.21A，
此时变阻器连入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
所以应选择滑动变阻器的规格为50Ω 0.5A；
（2）为保护电路，闭合开关前，滑片在阻值最大处即B端；
（3）小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路中有断路的地方，电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，故障是小灯泡断路了；
（4）电压表测量灯泡的电压，电压表量程0-3V，分度值0.1V，由图知电压表示数为2.2V，即灯泡两端的电压为2.2V，
要使灯泡两端电压由2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路的部分减小，滑片向A端移动；
（5）①由图象可知，当灯泡电压为2.5V时的电流为0.25A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
②图线弯曲说明灯泡的电阻值是变化的，不是定值，
这是因为电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大；
③根据灯泡的亮度由实际功率决定，由图象知，当灯泡两端电压小于0.5V时，电流为0.1A，由P=UI知灯泡实际功率非常小，所以灯泡不发光．．
故答案为：（1）B；（2）小灯泡断路了；（3）2.2；A；（4）①0.625；②温度；③灯泡实际功率非常小．

点评 本题考查了滑动变阻器规格的选择、电路故障分析、电表的读数、功率的计算、灯丝电阻与温度的关系等问题，都是常考问题，要掌握好，本题属于中档题．