Question

為了測(cè)定額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率，現(xiàn)提供如下器材：電壓表（量程有“0～3V”和“0～15V），電流表（量程有“0～0．6A”和“0～3A”）。滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別為“10Ω1A”、 “20Ω2A” “50Ω1.5A”），開關(guān)，學(xué)生電源和若干條導(dǎo)線。
小芳同學(xué)連接完電路后閉合開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器的滑片從一端移動(dòng)到另一端的過程中，測(cè)得了幾組數(shù)據(jù)，并描繪出如下圖像。若燈泡電阻和電源電壓在實(shí)驗(yàn)過程中不變，請(qǐng)解答下列問題：

（1）下圖為小芳實(shí)驗(yàn)連接的部分電路，請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)得到的圖像，完成電路的連接。

（2）該燈泡的額定功率應(yīng)當(dāng)是          W，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，小明所用的電源電壓是      V，所選的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)當(dāng)是          ；
（3）快要結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的示數(shù)同時(shí)增大，可能原因是      。

Answer 1

（2）1.25；4；50Ω1.5A；（3）燈泡短路

試題分析：（1）由圖象知：電流表示數(shù)隨電壓表示數(shù)的減小而增大，說明電路電阻減小時(shí)，電壓表并聯(lián)部分電阻是減小的，即電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，并且選擇0～15V量程．電路連接如下；
（2）①當(dāng)電壓表的示數(shù)為U₁=3.5V時(shí)，電路中的電流I₁=0.1A，
則電源的電壓U=U₁+I₁R_L=3.5V+0.1A×R_L，①
當(dāng)電壓表的示數(shù)為0時(shí)，電路中的電流I₂=0.8A，則電源的電壓U=I_最大R_L=0.8A×R_L，②
解由①②聯(lián)立的方程得：R_L=5Ω，
將燈泡電阻代入①得，電源電壓為U=4V，
②燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L額=4V-2.5V=1.5V，
有表格可知，燈泡的額定電流I_L額=0.5A，
燈泡的額定功率P_L額=U_L額I_L額=2.5V×0.5A=1.25W．
③由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U₁=3.5V時(shí)，電路中的電流I₁=0.1A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值
故滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為50Ω 1.5A．
（3）因?yàn)殡娏鞅硎緮?shù)增大是電路電阻減小，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，示數(shù)增大，不可能是滑動(dòng)變阻器接入電路電阻增大，所以故障只能是燈泡短路．
所以答案為：
（1）電路連接如下：

（2）1.25；4；50Ω 1.5A；
（3）燈泡短路．
點(diǎn)評(píng)：本題學(xué)生一般容易出錯(cuò)，電源的電壓和滑動(dòng)變阻器規(guī)格的確定都是難點(diǎn)，在類似的實(shí)驗(yàn)題目中，不直接告訴我們選擇的量程，要根據(jù)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，考查了學(xué)生知識(shí)的綜合運(yùn)用和分析的能力．