Question

物理興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)，看到實(shí)驗(yàn)桌上有恒為6V的電源，電壓表、電流表，最大阻值分別為10Ω和50Ω的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R₁和R₂，小電動(dòng)機(jī)，小發(fā)電機(jī)，皮帶導(dǎo)線等其他器材．
（1）甲組的同學(xué)想測(cè)量標(biāo)有“2.5V”字樣小燈泡（電阻約為10Ω）的電功率．他們?cè)谟懻撝贫ê脤?shí)驗(yàn)方案以后就開始了實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，
①應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是

R₂

．
②如圖甲所示是甲組的小華同學(xué)連接的實(shí)物圖，當(dāng)小華連接完最后一根導(dǎo)線時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈已經(jīng)亮了，產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因可能是

連接電路時(shí)沒有斷開開關(guān)

．
③閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)該置于變阻器的

左

端．小華閉合開關(guān)S時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，馬上要求更換燈泡．可老師卻建議他再研究一下電路，此時(shí)他應(yīng)該

觀察電壓表與電流表的示數(shù)

．
④若閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則造成這種故障的原因可能是

A

A．燈泡短路           B．燈泡斷路
C．滑動(dòng)變阻器斷路      D．滑動(dòng)變阻器短路

⑤圖乙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成的U-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

0.5

W，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值增大時(shí)，小燈泡的電阻將

變小

（填“變大”、“變小”、“不變”）
（2）乙組的同學(xué)看著實(shí)驗(yàn)桌上的小電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等，結(jié)合所學(xué)的“電與磁”的知識(shí)，突發(fā)奇想地制作了如下圖所示的“小實(shí)驗(yàn)”．在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度總比直接用該電源給小燈泡供電

暗

（亮/暗），你覺得主要原因是

電能有損耗

．乙組同學(xué)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用的“電與磁”的知識(shí)有：①

通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)

；②

電磁感應(yīng)現(xiàn)象

．

Answer 1

分析：（1）①求出燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器；
②連接電路時(shí)要斷開開關(guān)；
③閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值；閉合開關(guān)，如果燈泡不亮，應(yīng)觀察電表示數(shù)，判斷是否出現(xiàn)電路故障；
④常見電路故障有：斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
⑤由圖象求出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；燈泡溫度隨實(shí)際功率的減小而降低，燈絲溫度越低，燈絲電阻越�。�
（2）分析實(shí)驗(yàn)電路圖，從能量角度分析答題，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析涉及的物理知識(shí)．

解答：解：（1）①電源電壓是6V，燈泡額定電壓是2.5V，則燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓為3.5V，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，串聯(lián)電阻電壓與其阻值成正比，滑動(dòng)變阻器電壓大于燈泡電壓，則燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值大于燈泡電阻，燈泡電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器最大阻值應(yīng)大于10Ω，則滑動(dòng)變阻器選R₂．
②連接完最后一根導(dǎo)線時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈已經(jīng)亮了，是由于連接電路時(shí)沒有斷開開關(guān)造成的．
③由電路圖可知，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于左端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；閉合開關(guān)燈泡不亮，應(yīng)觀察電壓表與電流表示數(shù)，根據(jù)電表示數(shù)判斷是否存在電路故障．
④閉合開關(guān)，燈泡不亮，可能是燈泡短路或電路存在斷路；電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路；電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡短路，故選A．
⑤由圖象可知，燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流為0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值增大時(shí)，燈泡兩端電壓變小，燈泡實(shí)際功率變小，燈泡溫度降低，小燈泡的電阻將變小．
（2）圖示實(shí)驗(yàn)中，電流流過電動(dòng)機(jī)時(shí)，有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電能有損耗，所以小燈泡的亮度總比直接用該電源給小燈泡供電暗；由圖示實(shí)驗(yàn)可知，乙組同學(xué)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用的“電與磁”的知識(shí)有：①通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；②電磁感應(yīng)現(xiàn)象．
故答案為：（1）①R₂；②連接電路時(shí)沒有斷開開關(guān)；③左；觀察電壓表與電流表的示數(shù)；④A；⑤0.5；變�。�
（2）暗；電能有損耗；①通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；②電磁感應(yīng)現(xiàn)象．

點(diǎn)評(píng)：本題考查選擇實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析、求燈泡功率、分析實(shí)驗(yàn)原理與涉及的物理知識(shí)等問題；是實(shí)驗(yàn)的�？紗栴}，一定要掌握；要會(huì)根據(jù)電表示數(shù)分析電路故障原因．