Question

13．在“測定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示．
（1）應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₂（選填“R₁”或R₂”）．
（2）如圖2是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪成的小燈泡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是0.5W．
（3）繼續(xù)移動(dòng)滑片，小燈泡突然熄滅，此時(shí)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．
（4）利用選定的實(shí)驗(yàn)器材，為了探究電流與電阻的關(guān)系，用定值電阻替代小燈泡，并保持定值電阻兩端電壓為2V不變，為了利用現(xiàn)有器材完成實(shí)驗(yàn)，選用的定值電阻阻值不能超過25Ω．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡額定電壓和電阻，求出燈泡額定電流．滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)．根據(jù)測量電路電壓特點(diǎn)，求出燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓，求出滑動(dòng)變阻器的電阻．
（2）根據(jù)圖象得出燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過燈泡的電流，然后根據(jù)P=UI，計(jì)算額定功率；
（3）當(dāng)燈泡電壓超過額定電壓會(huì)燒壞燈泡，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，電阻兩端的電壓為2V，當(dāng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)，其分得的電壓最多，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）燈泡正常工作時(shí)，燈泡的額定電流：I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動(dòng)變阻器電壓為：U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器電阻為：R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω；
選擇滑動(dòng)變阻器R₂．
（2）由圖象找到燈泡2.5V的電流為0.2A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（3）繼續(xù)左移滑片，燈泡電壓增大超過燈泡額定電壓，燒斷燈絲，電路斷路，電流表示數(shù)為0，電壓表串聯(lián)在電路中；
（4）變阻器的作用是保持電壓為2V不變，當(dāng)接入電路的電阻越大時(shí)，要求滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻也越大，當(dāng)變阻器接入電路的電阻最大為R_大=50Ω時(shí)，
要保持電壓表示數(shù)為2V不變，則變阻兩端電壓U'=U-U'R=6V-2V=4V，
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知：$\frac{U'}{U{'}_{R}}$=$\frac{{R}_{大}}{R'}$，即R'=$\frac{U'}{U{'}_{R}}$×R_大=$\frac{4V}{2V}$×50Ω=25Ω．
故答案為：（1）R₂；（2）0.5；（3）燈泡斷路；（4）25．

點(diǎn)評 伏安法測燈泡電阻或功率的實(shí)驗(yàn)中，既考查電壓表、電流表量程的確定方法以及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，同時(shí)還考查歐姆定律、電功率計(jì)算公式的應(yīng)用，注意燈泡只有在額定電壓下才可以正常發(fā)光．