Question

“測(cè)定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)的電路圖如圖甲所示．電源電壓為6V，小燈泡L的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，可供選用的滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω和50Ω．

（1）應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是________（填“R₁”或“R₂”）；
（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)．發(fā)生故障的原因可能是________．
（A）燈泡斷路　�。˙）燈泡短路　 （C）滑動(dòng)變阻器斷路�。―）滑動(dòng)變阻器短路
（3）圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成的U一I圖象，根據(jù)圖象提供的信息可計(jì)算出小燈泡的額定功率為________W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)過(guò)程中，小燈泡的電阻將________．（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（4）還有一組同學(xué)沒(méi)有電壓表，而是利用兩只電流表和一個(gè)阻值已知的電阻R₀，其它元件與前面相同，仍然完成了實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)?jiān)谔摼�方框內(nèi)畫出該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路圖．

Answer 1

解：（1）燈泡正常工作時(shí)的電壓U_L=2.5V，
此時(shí)電路中的電流約為I===0.25A，
滑動(dòng)變阻器分壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器電阻約為R_滑===14Ω＞10Ω，
故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．
（2）燈泡不亮，燈泡斷路或短路；電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路不存在斷路；電壓表無(wú)示數(shù)，電壓表斷路或與它并聯(lián)的電路短路，綜合分析知燈泡故障原因是：B燈泡短路．
（3）由圖象知：燈泡電壓為額定電壓U=2.5V，電路電流I=0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
滑片左移，滑動(dòng)變阻器接入電路的長(zhǎng)度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，溫度升高，燈絲電阻變大．
（4）把定值電阻與燈泡并聯(lián)，定值電阻與其中一個(gè)電流表組合成一個(gè)電壓表測(cè)電壓，另一個(gè)電流表測(cè)電流，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電路圖如圖所示．

故答案：（1）R₂；（2）B；（3）0.5；變大；（4）如上圖所示．
分析：（1）由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)；根據(jù)歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求出燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，即可選擇合適的滑動(dòng)變阻器．
（2）燈泡不亮，燈泡斷路或短路；電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路不存在斷路；電壓表無(wú)示數(shù)，電壓表斷路或與它并聯(lián)的電路短路，綜合分析可得出結(jié)論．
（3）根據(jù)圖象獲得燈泡電壓為2.5V時(shí)的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．滑片左移，滑動(dòng)變阻器接入電路的長(zhǎng)度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，溫度升高，燈絲電阻增大．
（4）根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，把定值電阻與燈泡并聯(lián)，當(dāng)定值電阻兩端的電壓為燈泡的額定電壓時(shí)燈泡正常工作，用電流表測(cè)兩支路的電流或測(cè)出一條之路和干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出通過(guò)燈泡的電流，根據(jù)P=UI即可得出小燈泡的額定功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇、電路故障的判斷、燈絲電阻與溫度的關(guān)系、電功率的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)；選擇滑動(dòng)變阻器要考慮滑動(dòng)變阻器的電阻和電流，滑動(dòng)變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的電流大于電路最大電流．