Question

为了测定额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，现提供如下器材：电压表（量程有“0～3V”和“0～15V），电流

为了测定额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，现提供如下器材：电压表（量程有“0～3V”和“0～15V），电流表（量程有“0～0.6A”和“0～3A”）．滑动变阻器（规格分别为“10Ω1A”、“20Ω2A”“50Ω1.5A”），开关，学生电源和若干条导线．小芳同学连接完电路后闭合开关，把滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，测得了几组数据，并描绘出如下图象．若灯泡电阻和电源电压在实验过程中不变，请解答下列问题：（1）下图为小芳实验连接的部分电路，请分析实验得到的图象，完成电路的连接．（2）该灯泡的额定功率应当是______W，从实验数据来看，小明所用的电源电压是______V，所选的滑动变阻器的规格应当是______；（3）快要结束实验时，他发现电流表和电压表的示数同时增大，可能原因是______．

Answer 1

（1）由图象知：电流表示数随电压表示数的减小而增大，说明电路电阻减小时，电压表并联部分电阻是减小的，即电压表与滑动变阻器并联，并且选择0～15V量程．电路连接如下；
（2）①当电压表的示数为U₁=3.5V时，电路中的电流I₁=0.1A，则电源的电压U=U₁+I₁R_L=3.5V+0.1A×R_L，①
当电压表的示数为0时，电路中的电流I₂=0.8A，则电源的电压U=I_最大R_L=0.8A×R_L，②
解由①②联立的方程得：R_L=10Ω，
将灯泡电阻代入①得，电源电压为U=5V，
②灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L额=5V-2.5V=2.5V，
有表格可知，灯泡的额定电流I_L额=0.4A，
灯泡的额定功率P_L额=U_L额I_L额=2.5V×0.4A=1W．
③由表格数据可知，当滑动变阻器两端的电压为U₁=3.5V时，电路中的电流I₁=0.1A，
滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=

U最大

I最小

=

3.5V

0.1A

=35Ω＞20Ω，
故滑动变阻器的规格为50Ω 1.5A．
（3）因为电流表示数增大是电路电阻减小，电压表与滑动变阻器并联，示数增大，不可能是滑动变阻器接入电路电阻增大，所以故障只能是灯泡短路．
故答案为：
（1）电路连接如下：
；
（2）1；5；50Ω  1.5A；
（3）灯泡短路．