Question

物理興趣小組的同學在實驗室自主實驗，看到實驗桌上有恒為6V的電源，電壓表、電流表，最大阻值分別為10Ω和50Ω的兩個滑動變阻器R₁和R₂，小電動機，小發電機，皮帶導線等其他器材．
（1）甲組的同學想測量標有“2.5V”字樣小燈泡（電阻約為10Ω）的電功率．他們在討論制定好實驗方案以后就開始了實驗，在實驗中，
①應該選用的滑動變阻器是

R₂

．
②如圖甲所示是甲組的小華同學連接的實物圖，當小華連接完最后一根導線時，發現燈已經亮了，產生這個現象的原因可能是

連接電路時沒有斷開開關

．
③閉合開關前，滑片P應該置于變阻器的

左

端．小華閉合開關S時，發現燈泡不亮，馬上要求更換燈泡．可老師卻建議他再研究一下電路，此時他應該

觀察電壓表與電流表的示數

．
④若閉合開關，發現燈泡不亮，電流表有示數，電壓表無示數，則造成這種故障的原因可能是

A

A．燈泡短路           B．燈泡斷路
C．滑動變阻器斷路      D．滑動變阻器短路

⑤圖乙是根據實驗數據繪成的U-I圖象，根據圖象提供的信息可計算出小燈泡的額定功率為

0.5

W，當滑動變阻器的阻值增大時，小燈泡的電阻將

變小

（填“變大”、“變小”、“不變”）
（2）乙組的同學看著實驗桌上的小電動機和發電機等，結合所學的“電與磁”的知識，突發奇想地制作了如下圖所示的“小實驗”．在實驗中，發現小燈泡的亮度總比直接用該電源給小燈泡供電

暗

（亮/暗），你覺得主要原因是

電能有損耗

．乙組同學的設計中應用的“電與磁”的知識有：①

通電線圈在磁場中受力轉動

；②

電磁感應現象

．

Answer 1

分析：（1）①求出燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值選擇滑動變阻器；
②連接電路時要斷開開關；
③閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值；閉合開關，如果燈泡不亮，應觀察電表示數，判斷是否出現電路故障；
④常見電路故障有：斷路與短路，根據電路故障現象分析電路故障原因；
⑤由圖象求出燈泡額定電壓對應的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；燈泡溫度隨實際功率的減小而降低，燈絲溫度越低，燈絲電阻越小．
（2）分析實驗電路圖，從能量角度分析答題，根據實驗內容分析涉及的物理知識．

解答：解：（1）①電源電壓是6V，燈泡額定電壓是2.5V，則燈泡正常發光時，滑動變阻器電壓為3.5V，燈泡與滑動變阻器串聯，串聯電阻電壓與其阻值成正比，滑動變阻器電壓大于燈泡電壓，則燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值大于燈泡電阻，燈泡電阻約為10Ω，滑動變阻器最大阻值應大于10Ω，則滑動變阻器選R₂．
②連接完最后一根導線時，發現燈已經亮了，是由于連接電路時沒有斷開開關造成的．
③由電路圖可知，閉合開關前，滑片應置于左端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大；閉合開關燈泡不亮，應觀察電壓表與電流表示數，根據電表示數判斷是否存在電路故障．
④閉合開關，燈泡不亮，可能是燈泡短路或電路存在斷路；電流表有示數，說明電路不存在斷路；電壓表無示數，說明與電壓表并聯的燈泡短路，故選A．
⑤由圖象可知，燈泡額定電壓對應的電流為0.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；當滑動變阻器的阻值增大時，燈泡兩端電壓變小，燈泡實際功率變小，燈泡溫度降低，小燈泡的電阻將變小．
（2）圖示實驗中，電流流過電動機時，有一部分電能轉化為內能，電能有損耗，所以小燈泡的亮度總比直接用該電源給小燈泡供電暗；由圖示實驗可知，乙組同學的設計中應用的“電與磁”的知識有：①通電線圈在磁場中受力轉動；②電磁感應現象．
故答案為：（1）①R₂；②連接電路時沒有斷開開關；③左；觀察電壓表與電流表的示數；④A；⑤0.5；變小．
（2）暗；電能有損耗；①通電線圈在磁場中受力轉動；②電磁感應現象．

點評：本題考查選擇實驗器材、實驗注意事項、電路故障分析、求燈泡功率、分析實驗原理與涉及的物理知識等問題；是實驗的常考問題，一定要掌握；要會根據電表示數分析電路故障原因．