Question

在“测量小灯泡的电功率”实验中，灯泡上标有“2.5V”字样（正常工作电流大约是0.25A）。现有器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关、导线若干，另有三种规格的滑动变阻器可供选择：R₁（10Ω  1A）、R₂（20Ω  0.5A）、R₃（50Ω  0.2A）。按图甲的电路进行实验，请回答下列问题：

（1）通过估算，滑动变阻器应选用____（选填R₁、R₂或R₃），连接好电路后，调节滑动变阻器，发现小灯泡不亮，电压表示数始终为零，电流表示数变化明显，由此判断电路故障可能是_____。

（2）排除故障后进行实验，图乙是由实验数据描绘得到的小灯泡的I-U图像，则小灯泡额定功率是________W，小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是_______Ω。

（3）分析小灯泡的I-U图像，发现小灯泡灯丝的阻值变化，从本质上讲，引起小灯泡灯丝阻值变化的因素是______。

（4）实验中电流表损坏，聪明的小丽设计了如图丙所示的电路，不用知道电源电压，也完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R₁和R₂为滑动变阻器，R₂的最大电阻为R₀）。

①闭合开关___________，调节R₂，使电压表的示数为2.5V；

②闭合开关_____，保证_____滑片位置不变，调节_____，使电压表的示数仍为2.5V；

③这样操作的目的是使R₁此时的电阻_________灯泡正常发光时的电阻（选填“大于”“小于”或“等于”）；

④接着将R₂的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U₁；再将R₂的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U₂．则小灯泡额定功率的表达式P_额= ______（用U_额、R₀、U_l、U₂）

Answer

R2 小灯泡短路 0.5 17.5 灯泡电阻随温度增大而增大 S、S1 S、S2 R2 R1 等于

【解析】

(1)[1]

>，又因为0.25A>0.2A，R3不能用，所以滑动变阻器应选用R2。

[2]电流表示数变化明显，说明电路有电流不是断路，那就是出现短路，灯泡不亮，电压表示数为零，由此判断应是小灯泡短路。

(2)[3]由电功率公式得：

。

[4]灯泡正常发光时，滑动变阻器阻值为：

。

(3)[5]灯泡电阻随温度增大而增大。

(4)[6]闭合开关S、S1，使灯泡与R2串联，调节R2使电压表为2.5V，灯泡正常发光。

[7][8][9] 闭合开关S、S2，保证R2滑片位置不变，调节R1滑片，使电压表仍为2.5V。

[10]目的使R1此时的电阻等于灯泡正常发光时电阻，属于等效替代灯泡。

[11]由④实验步骤可知：电源电压为U1，R2调至右端时：

即

。

所以

。