Question

5．電學(xué)測量性實驗
在“測定小燈泡的電功率”實驗中，電源電壓為6V，小燈泡L的額定電壓為2.5V，電阻大約為10Ω左右，可供選用的滑動變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實驗電路如圖甲所示．
（1）應(yīng)該選用的滑動變阻器是R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（2）電路正確連接后．閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是C
A．更換小燈泡　　　　　　    B．檢查電路是否斷路
C．向左移動滑動變阻器滑片　  D．向右移動滑動變阻器滑片
（3）小明同學(xué)實驗時，所用的電壓表量程是0～3V，但刻度模糊不清，無法直接讀出實驗數(shù)據(jù)，卻能從0～15V擋的刻度線看出指針停在11.5V處，則加在電壓表兩端的實際電壓為2.3V．
（4）如圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪成的U-I圖象．根據(jù)圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，小燈泡的電阻將變大．
（5）繼續(xù)移動滑片，小燈泡突然熄滅，此時電流表示數(shù)為0，而電壓表有示數(shù)，那么發(fā)生的故障是燈泡斷路，此時電壓表的示數(shù)是6 V．

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器連入阻值，從而確定滑動變阻器的規(guī)格；
（2）閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片移動阻值最大的位置；
燈泡不亮，電流表有示數(shù)，燈泡可能短路或電流太�。�如果再移動滑動變阻器滑片，燈泡還不發(fā)光，電流也不變時，燈泡短路；如果移動滑片，燈泡變亮，電流表示數(shù)變大，說明電流太�。�所以接下來移動滑片，使總電阻減小，確定燈泡不亮的原因．
（3）電壓表大量程是小量程的5倍，同一刻度線電壓表大量程示數(shù)是小量程示數(shù)的5倍，根據(jù)電壓表大量程示數(shù)可以求出小量程示數(shù)；
（4）根據(jù)圖象獲得燈泡電壓為2.5V時的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
滑片左移，滑動變阻器接入電路的長度變短，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．
（5）當(dāng)燈泡電壓超過額定電壓會燒壞燈泡，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓．

解答 解：
（1）由題知燈泡的額定電壓和電阻，燈泡正常發(fā)光時電路的電流約為：I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時滑動變阻器連入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$=14Ω，
所以應(yīng)選擇最大阻值50Ω滑動變阻器R₂；
（2）閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片移動阻值最大的位置，即將滑片放在b端；
電流表有示數(shù)，燈泡不亮，首先通過左移滑片，減小電路電阻，增大電路電流，故將滑片向左端移動．故選C；
（3）電壓表0～15V量程是電壓表量程是0～3V的5倍，電壓表量程是0～15V量程的刻度線看出指針停在11.5V處，則加在電壓表兩端的實際電壓為：$\frac{1}{5}$×11.5V=2.3V；
（4）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；
滑片向左端移動時，滑動變阻器接入電路的長度變短，電阻變小，電路總電阻變小，電路電流增大，燈泡電壓增大，燈泡實際功率變大，溫度升高，燈絲電阻變大；
（5）繼續(xù)左移，燈泡電壓增大超過燈泡額定電壓，燒斷燈絲，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，示數(shù)為6V；
由于電壓表自身電阻非常大，所以電路中電流幾乎為，即電流表示數(shù)為0．
故答案為：（1）R₂；（2）C；（3）2.3；（4）0.5；大；（5）燈泡斷路；6．

點評 本題考查了滑動變阻器的使用和規(guī)格的選擇、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用等，這些知識點是伏安法測功率中最常見的內(nèi)容，也是�？嫉膬�(nèi)容．