Question

1．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖甲所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．

（1）為能順利完成該實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用B．
A．“10Ω  0.5A”的滑動變阻器       B．“20Ω  0.5A”的滑動變阻器
滑動變阻器在此實驗中的作用是保護電路；調節燈泡電壓達到額定電壓．
（2）用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物電路連接完整．
（3）連接電路時，開關應斷開，閉合開關前，應將圖甲中所示的滑動變阻器的滑片滑到A端（選填“A”或“B”）．
（4）閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不發光，某同學猜想：
a：可能燈絲斷了     b：可能是滑動變阻器斷路      c：可能是小燈泡短路
請根據電表示數判斷故障原因，并將與故障對應的示數填入下表

猜想	電流表示數/A	電壓表示數/V
如果A成立
如果c成立	0.4	0

（5）排除故障后，閉合開關，移動滑片，發現電壓表的示數如圖乙所示，其讀數2.2V；為了測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片向B端移動（選填“A”或“B”）．
（6）通過小燈泡的電流隨它的兩端電壓變化的關系如圖丙所示，分析圖象可知：
①該小燈泡正常發光的電阻是12.5Ω；額定功率為0.5W，
②小燈泡燈絲的電阻是變化的，主要是受溫度變化的影響．
（7）某次實驗中電壓表小量程損壞，在不添加任何器材的情況下，還想測小燈泡額定功率，應將電壓表并聯在滑動變阻器兩端，當電壓表示數為3.5V時，記下電流表示數為I，則燈泡的額定功率表達式P=（6V-3.5V）I．

Answer 1

分析 （1）根據串聯電路的電壓特點求出小燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻值，即可選擇合適的滑動變阻器；
（2）根據小燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且與燈泡并聯；根據歐姆定律求出額定電流確定電流表的量程，且與燈泡串聯，注意電表的正負接線柱；滑動變阻器連接線柱要一上一下串聯入電路中；
（3）連接電路時，開關斷開，滑片移到滑動變阻器移到最大阻值，防止電路中電流過大燒壞電路元件．電壓表、電流表均有示數，但小燈泡不亮，連接電路時滑動變阻器接入電路的阻值為最大阻值，燈泡兩端的電壓很小，燈泡不能發光；
（4）根據表格信息“電流表示數為0.4A”可以知道電路為短路而非斷路，由此可得答案；
（5）依據電壓表所接量程得出分度值為0.1V，然后根據指針讀出電壓表示數，當示數小于額定電壓時，要減小滑動變阻器電阻，從減小滑動變阻器電壓，增大燈泡電壓；
（6）①根據坐標系中數據，找出額定電壓2.5v所對應電流，依據R=$\frac{U}{I}$計算電阻，根據公式P=UI可求燈泡的額定功率；②圖象不是直線說明電壓與電流的比值即電阻是變化的，可以從影響電阻大小的因素進行分析．
（7）根據串聯電路電壓特點，當燈泡正常工作時，求出滑動變阻器電壓為6V-2.5V=3.5V，測滑動變阻器電壓，間接得到燈泡的額定電壓．

解答 解：（1）當燈正常發光時，電路中的電流約為I=0.25A，
滑動變阻器兩端的電壓約為U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
變阻器連入的電阻為R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
所以滑動變阻器選20Ω  1A；滑動變阻器可以保護電路，還可以調節燈泡電壓達到額定電壓；
（2）小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程選3V，且與燈泡并聯；燈泡的額定電流約為I=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，故電流表選0.6A的量程，且與燈泡串聯，注意電表的正負接線柱；滑動變阻器連接線柱要一上一下串聯如電路中．電路圖如圖所示．

（3）為保護電路元件，實驗前開關應斷開、滑動變阻器應處于最大阻值處B端．
（4）根據表格信息“電流表示數為0.4A”可以知道電路為短路而非斷路，由此可排除a、b選項，故選c；
（5）依據電壓表所接量程得出分度值為0.1V，然后根據指針讀出電壓表示數為2.2V，此示數小于額定電壓2.5V，要減小滑動變阻器電阻值，滑片靠近所接下接線柱，故向B斷移動，從減小滑動變阻器電壓，增大燈泡電壓；
（6）①根據坐標系中數據，找出額定電壓2.5v所對應電流為0.2A，依據R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；②圖象不是直線說明電壓與電流的比值即電阻是變化的，可知溫度影響了電阻；
（7）根據串聯電路電壓特點，當燈泡正常工作時，求出滑動變阻器電壓為6V-2.5V=3.5V，當滑動變阻器電壓為3.5V時，燈泡的電壓為額定電壓，燈泡的額定功率表達式P=（6V-3.5V）I
故答案為：（1）B；保護電路；調節燈泡電壓達到額定電壓；（2）見上圖；（3）斷開；A；（4）c；（5）2.2；B；（6）①12.5；0.5；②溫度；（7）3.5V；（6V-3.5V）I

點評 本題考查了探究燈泡額定功率的實驗：實物圖的連接、滑動變阻器的選擇、實驗的注意事項、電路故障的判斷、電功率的計算和實驗電路圖的設計等，雖然涉及的知識點較多，但都是基本內容，所以平時要多注意基礎知識的學習．