Question

12．在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，選用如圖1所示的器材，其中電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V（燈絲電阻約為12Ω）．
（1）為了能夠順利完成實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用B
A．“15Ω  0.5A”的滑動變阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑動變阻器
（2）用筆畫線代替導線，將圖1所示的實物電路連接完整．
（3）閉合開關前，應將圖1中所示的滑動變阻器的滑片滑到電阻最大處．
（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，電壓表有示數，電流表無示數，若電路只有一處故障，則故障原因是小燈泡斷路．

（5）排除故障后，閉合開關，移動滑片，電壓表的示數如圖2所示，其讀數是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．
（6）根據實驗測得的數據，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象（如圖3所示）．實驗中觀察到：當小燈泡兩端的電壓低于0.5V時，小燈泡不發光，根據圖象分析其原因是小燈泡實際功率太小．

Answer 1

分析 （1）由串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發光時變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規格；
（2）電流表應該串聯在電路中，且據（1）可判斷出電流表的量程；
（4）小燈泡不亮，電流表無示數，說明電路中有斷路，再根據電壓表的示數判斷出電路故障；
（5）電壓表測燈泡電壓，讀出電壓表示數，根據串聯電路特點和歐姆定律判斷滑動變阻器的滑片移動方向；
（6）燈泡亮度由實際功率決定，由此分析解答．

解答 解：
（1）測量小燈泡的電功率實驗中，L與滑動變阻器串聯，電壓表測L兩端電壓，電流表測電路中電流，
由題知燈泡正常發光時電路中電流約為：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串聯電路特點可知：
I=I_R=I_L=0.21A，
此時變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
所以應選擇滑動變阻器的規格為50Ω 0.5A；
（2）據（1）可知，電流表應該選擇小量程，且串聯在電路中，故如圖所示：

（4）小燈泡不亮，電流表沒有示數，說明電路中有斷路的地方，電壓表有示數，說明電壓表的兩個接線柱和電源連接的部分沒有斷路，故障是小燈泡斷路了；
（5）電壓表測量燈泡的電壓，電壓表量程0-3V，分度值0.1V，由圖知電壓表示數為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，要使燈泡兩端電壓由2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動變阻器連入電路的部分減小，滑片向B端移動；
（6）根據燈泡的亮度由實際功率決定，由圖象知，當燈泡兩端電壓小于0.5V時，電流為0.1A，由P=UI知燈泡實際功率非常小，所以燈泡不發光．
故答案為：（1）B；（2）見上圖；（4）小燈泡斷路；（5）2.2；B；（6）小燈泡實際功率太小．

點評 此題是測定小燈泡的電功率的實驗，綜合考查了串聯電路特點和歐姆定律應用，電路的連接、功率計算等．要能從圖象中獲取有用數據．