Question

【題目】小明用“伏安法”測量一小燈泡（額定電壓為2.5V，正常工作時燈絲電阻約為10Ω）的電功率，提供的實驗器材有：電源（電壓為6V）、滑動變阻器R1（“10Ω5A”）滑動變阻器R2（“50Ω0.5A”）、電流表、電壓表、開關及導線若干。

(1)實驗電路如圖甲所示，其中有一根導線未畫出，請用筆畫線代替導線完成實物連接，要求滑片向右滑動時電路中電流減小；

（________）

(2)正確連接完電路后，應將滑動變阻器的滑片P滑到_____（選填“A”或“B”）端，再閉合開關，這里主要是讓滑動變阻器起_____的作用。為了能夠順利完成該實驗探究，下列兩種規格的滑動變阻器應選用_____（選填“R1”或“R2”）；

(3)閉合開關S，發現燈泡不亮，電壓表有示數，電流表指針幾乎不動，產生這一現象的原因可能是_____。故障排除后進行實驗，通過移動滑片記錄了多組數據，并作出了如圖乙所示的I-U圖像。據圖像可知小燈泡的額定功率為_____W；

(4)小明又設計了如圖丙所示電路，測量另一只燈泡的額定功率。已知：電源電壓不變，滑動變阻器R1的最大電阻為R0，燈泡的額定電流為I額。實驗步驟如下：

①只閉合開關S和S2，調節滑動變阻器R1，使電流表示數為I額；

②只閉合開關S和S1，保持滑動變阻器R1滑片位置不變，調節滑動變阻器R2，使電流表示數仍為I額；

③接著將R1的滑片調至最左端，記下電流表的示數為I1，再將R1的滑片調至最右端，記下電流表的示數為I2；

則：該燈泡額定功率的表達式P額=_____（用I額、R0、I1和I2表示）；請簡要分析本實驗方案中滑動變阻器R2的作用：_____。

Answer 1

【答案】 B 保護電路 R2 小燈泡斷路 0.6 等效替代燈泡

【解析】

(1)[1]將滑動變阻器串聯到電路中，滑片向右滑動時電路中電流減小，即阻值增大，故應接A接線柱，如圖所示：

(2)[2][3]使用滑動變阻器有時為了保護電路，這時滑動變阻器應該串聯在電路中；開關閉合前，應將滑片調到阻值最大處，即B端。

[4]電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V，正常工作時燈絲電阻約為10Ω，滑動變阻器需分去3.5V電壓，故滑動變阻器最大阻值應大于10Ω，為了能夠順利完成該實驗探究，應選用R2。

(3)[5] 燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，電路中無電流，則為斷路，電壓表有示數，則與電壓表并聯的之外部分一定完好，說明與電壓表并聯的燈泡所在支路斷路，導致電壓表串聯在電路中了，所以可能的原因是小燈泡斷路。

[6]由圖乙知，燈泡在額定電壓2.5V下的電流為0.24A，所以其額定功率

P額=U額I額=2.5V×0.24A=0.6W

小燈泡的額定功率為0.6W。

(4)[7]只閉合開關S和S2，調節滑動變阻器R1，使電流表示數為 I額；只閉合開關S和S1，保持滑動變阻器R1滑片位置不變，調節滑動變阻器R2，使電流表示數為I額；則R2的電阻等于燈泡的電阻；接著將R1的滑片P調至最左端，記下電流表的示數為 I1，再將 R1的滑片P調至最右端，記下電流表的示數為 I2。根據滑片在最左端和最右端電源電壓相等得

I1R2=I2(R0+R2)

R2的電阻為

R2=

則該燈泡額定功率的表達式

P額=

[8]本實驗方案中滑動變阻器R2的作用是等效替代燈泡，從而求出燈泡的電阻。