Question

17．圖甲所示是“測小燈泡額定電功率”的電路，其中電源電壓恒為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為l0Ω，滑動變阻器有“10Ω  2A”和“50Ω  1A”兩種規(guī)格可供選擇．
（1）本實驗選擇的是50Ω1A規(guī)格的滑動變阻器．
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲的實驗電路連接完整．
（3）當滑動變阻器的滑片P移到某一位置時，觀察到電壓表示數(shù)為2V（如圖乙），為了測出小燈泡的額定功率，接下來的操作是將變阻器滑片向右移．
（4）測量小電燈額定功率，移動變阻滑的滑片P，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)，然后讀出另一電表示數(shù)，當小電燈正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小電燈的額定功率為0.5W．
（5）同組的小紅認為該電路還可以用來研究電流與電壓之間的關(guān)系，你認為不可以（選填“可以”或“不可以”），理由是研究電流與電壓之間的關(guān)系應(yīng)保持電阻不變，而燈絲電阻會隨電壓變化．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值即可選擇器滑動變阻器的規(guī)格；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出電壓表的示數(shù)，電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減��；
（4）根據(jù)“燈泡兩端的電壓為額定電壓時，燈泡的功率為額定功率，燈泡正常發(fā)光”解決此題；根據(jù)燈泡的額定電壓和正常發(fā)光的電阻估算燈泡中的電流，選擇電流表的量程，讀出電流表的示數(shù)；利用電功率公式計算額定功率P=UI．
（5）探究電流與電壓的關(guān)系時，應(yīng)該保持電阻阻值不變，根據(jù)燈泡電阻是否變化分析答題．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓等于額定電壓U_L=2.5V，
根據(jù)歐姆定律可知此時電路電流約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，
所以本實驗中應(yīng)該選擇規(guī)格為“50Ω  1A”的B滑動變阻器；
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，如下圖所示：

（3）電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，電壓為2V；
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小，滑片向右端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V為止．
（4）測量小電燈額定功率時，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)，當小燈泡的電壓為額定電壓2.5V時，讀出電流表示數(shù)；
小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光的電阻為10Ω，燈泡中電流大約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，所以電流表應(yīng)選0～0.6A量程，則圖乙中電流表示數(shù)為：0.2A；
所以小電燈的額定功率為P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）研究電壓與電流的關(guān)系時，應(yīng)保持電阻阻值不變，由于燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不是定值，因此不能用該電路研究電流與電壓的關(guān)系，小紅的說法不正確．
故答案為：
（1）50Ω  1A；
（2）見上圖；
（3）2；將變阻器滑片向右移；
（4）電壓；0.5；
（5）不可以；研究電流與電壓之間的關(guān)系應(yīng)保持電阻不變，而燈絲電阻會隨電壓變化．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇和串聯(lián)電路特點及歐姆定律的應(yīng)用、電路現(xiàn)象的判斷、電壓表的讀數(shù)、滑動變阻器的使用等，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等且會根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程．