Question

小明同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，如图所示，用到以下器材∶额定电压为2.5V的待测小灯泡L₁、滑动变阻器R₁“50Ω 0.5A”、R₂“100Ω 1A”、R₃“800Ω 1.5A”各一个、电流表（0~0.6A、0~3A）、电压表（0-3V、0-15V）、学生电源（电压恒为6V）、开关、导线若干：

(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路补充完整（要求滑片右移灯泡变暗，且导线不交叉）；

（_______）

(2)连接好电路，正确操作，移动滑动恋阻器的滑片P，小明发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表示数均为0，经检查电表完好，则故障可能是__________；

A.小灯泡断路        B.小灯泡短路

C.滑动变阻器断路        D.滑动变阻器短路

(3)故障排除后，小明移动滑片P，当电压表的示数为2V时，滑动变阻器应向_____（选填“左”或“右”）移动；使电压表的示数达到额定电压，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为____ W。

(4)小明根据实验中获得的6组数据绘制的小灯泡的“I-U”图像如图丙所示，则本实验中小明对滑动变阻器的最佳选择是_____（选填“R₁”“R₂”或“R₃”）。由图像可知小灯泡的电阻随温度的升高而_____（选填“增大”、“不变”或“减少”）；

(5)若实验时调节灯泡L₁正常发光后，小明再用标有“2V ？A”的小灯泡L₂替换L₁，再次调节滑动变阻器让L₂正常发光，若前后两次L₁与L₂的功率差△P_L与滑动变阻器的功率差△P_滑相等，则L₂的额定功率为__________ W；

(6)完成上述试验后，小明又找来10Ω、15Ω、20Ω的电阻各一个，重新选择仪器和量程并设计好电路，准备探究“电流与电阻的关系”的实验，他将定值电阻的控制电压设定为2V，接入电阻后，发现无论怎么调节滑动变阻器的滑片，电压表的的指针都无法准确指在2V的刻度线上，发生这种现象的原因可能为（______）

A.控制电压为2V太低    B.电源电压为6V太高    C.选择了R₃接入电路进行实验

Answer

C 左 0.75 R2 增大 0.3 C

【解析】

(1)[1]滑片右移灯泡变暗，即电流变小，电阻变大，故滑动变阻器以左下接线柱连入电路中，灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下所示：

(2)[2] A．若小灯泡断路，电流表无示数，则电压表串联在电路中，电压表与电源连通，电压表有示数，故A不符合题意；
B．若小灯泡短路，电路为通路，电流表有示数，电压表无示数，故B不符合题意；
C．若滑动变阻器断路，整个电路断路，两电表都没示数，故C符合题意；
D．若滑动变阻器短路，电路为通路，电压表、电流表示数较大，故D不符合题意；
故选C。
(3)[3]灯在额定电压下正常发光，示数为2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压2.5V。
[4]此时电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.3A，则小灯泡的额定功率为

P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W

(4)[5]根据绘制的小灯泡的“I−U”图象如图丙知，当电压为0.5V时，电流为0.1A，根据串联电路的电压规律和欧姆定律，此时变阻器连入电路中的电阻

故滑动变阻器的最佳选择是R2。

[6]由图丙知，当电压为1V、2V、3V时，对应的电流分别为0.2A、0.3A、0.35A，由欧姆定律的变形公式，灯的电阻分别为：5Ω、6.67Ω、8.57Ω，即小灯泡的电阻随温度的升高而增大。

(5)[7]小灯泡L1正常发光时的电功率0.75W，此时滑动变阻器的电功率

L2正常发光时，则

△PL=△P滑

即

解得

所以L2的额定功率

(6)[8]探究“电流与电阻的关系”的实验中，保持定值电阻两端的电压为2V，因为电源电压为6V，所以滑动变阻器两端电压为4V，根据串联电路电压的规律，即

所以当分别将10Ω、15Ω、20Ω的电阻接入电路时，滑动变阻器接入电路的阻值分别是20Ω、30Ω、40Ω，理论上三个滑动变阻器均能满足要求，可以使定值电阻的控制电压达到2V。但发现无论怎么调节滑动变阻器的滑片，电压表的的指针都无法准确指在2V的刻度线上，可能是因为选择了R3接入电路进行实验，因为R3的最大电阻为800Ω，在调节时，很容易滑过头，难保证刚好分担电压4V。故选C。