5. (8分)小明利用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝的电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为$ R_1 $“25Ω 1A”和$ R_2 $“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个,导线若干.
(1) 闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至
(2) 闭合开关,小灯泡不亮,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,产生这一现象的原因可能是小灯泡
(3) 排除故障后继续进行实验,移动滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示为
(4) 实验使用的滑动变阻器是
(5) 通过实验得出小灯泡的额定功率是
(6) 实验完成后,小明不用电流表,添加了一个已知阻值为$ R_0 $的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,按如下步骤操作测出小灯泡的额定功率$ P_{额} $.
① 闭合开关,调节滑片,使电压表示数为小灯泡的额定电压$ U_{额} $;
② 保持滑动变阻器滑片位置不变,将电压表接在定值电阻$ R_0 $两端,测出其两端电压$ U_0 $;
③ 小灯泡的额定功率的表达式为$ P_{额} = $
(1) 闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至
A
(选填“$ A $”或“$ B $”)端.(2) 闭合开关,小灯泡不亮,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,产生这一现象的原因可能是小灯泡
短路
(选填“短路”或“断路”).(3) 排除故障后继续进行实验,移动滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示为
0.26
A.实验数据记录如下表.(4) 实验使用的滑动变阻器是
$R_2$
(选填“$ R_1 $”或“$ R_2 $”).(5) 通过实验得出小灯泡的额定功率是
0.65
W,小明通过计算发现三次测量小灯泡的电阻变化较大,其原因可能是小灯泡的电阻随温度的变化而变化
.(6) 实验完成后,小明不用电流表,添加了一个已知阻值为$ R_0 $的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,按如下步骤操作测出小灯泡的额定功率$ P_{额} $.
① 闭合开关,调节滑片,使电压表示数为小灯泡的额定电压$ U_{额} $;
② 保持滑动变阻器滑片位置不变,将电压表接在定值电阻$ R_0 $两端,测出其两端电压$ U_0 $;
③ 小灯泡的额定功率的表达式为$ P_{额} = $
$U_额\frac{U_0}{R_0}$
(用物理量$ R_0 $、$ U_{额} $和$ U_0 $表示).答案：5.(1) A (2) 短路 (3) 0.26 (4) $R_2$ (5) 0.65 小灯泡的电阻随温度的变化而变化 (6) $U_额\frac{U_0}{R_0}$
解析：(1) 闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处的 A 端. (2) 闭合开关,小灯泡不亮,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电路为通路,电压表无示数,产生这一现象的原因可能是小灯泡短路. (3) 排除故障后继续进行实验,移动滑片,当电压表的示数为 2.5 V 时,电流表的示数如图乙所示,所用量程为 0～0.6 A,示数为 0.26 A. (4) 由表中第一组数据及欧姆定律可得,滑动变阻器连入电路的电阻$R_滑 = \frac{U - U_1}{I_1} = \frac{6 V - 1 V}{0.16 A} = 31.25 \Omega$,故实验使用的滑动变阻器是$R_2$. (5) 通过实验得出小灯泡的额定功率$P = U_额 I_额 = 2.5 V × 0.26 A = 0.65 W$;小明通过计算发现三次测量小灯泡的电阻变化较大,其原因可能是灯的电阻随温度的变化而变化. (6) ① 闭合开关,调节滑片,使电压表示数为小灯泡的额定电压$U_额$,灯正常发光; ② 保持滑动变阻器滑片位置不变,将电压表接在定值电阻$R_0$两端,测出其两端电压$U_0$,电路连接方式不变,各元件电阻不变,灯仍正常发光,通过定值电阻的电流即灯的额定电流$I_L = \frac{U_0}{R_0}$; ③ 小灯泡的额定功率的表达式$P_额 = U_额 I_L = U_额\frac{U_0}{R_0}$.
解析：(1) 闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处的 A 端. (2) 闭合开关,小灯泡不亮,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电路为通路,电压表无示数,产生这一现象的原因可能是小灯泡短路. (3) 排除故障后继续进行实验,移动滑片,当电压表的示数为 2.5 V 时,电流表的示数如图乙所示,所用量程为 0～0.6 A,示数为 0.26 A. (4) 由表中第一组数据及欧姆定律可得,滑动变阻器连入电路的电阻$R_滑 = \frac{U - U_1}{I_1} = \frac{6 V - 1 V}{0.16 A} = 31.25 \Omega$,故实验使用的滑动变阻器是$R_2$. (5) 通过实验得出小灯泡的额定功率$P = U_额 I_额 = 2.5 V × 0.26 A = 0.65 W$;小明通过计算发现三次测量小灯泡的电阻变化较大,其原因可能是灯的电阻随温度的变化而变化. (6) ① 闭合开关,调节滑片,使电压表示数为小灯泡的额定电压$U_额$,灯正常发光; ② 保持滑动变阻器滑片位置不变,将电压表接在定值电阻$R_0$两端,测出其两端电压$U_0$,电路连接方式不变,各元件电阻不变,灯仍正常发光,通过定值电阻的电流即灯的额定电流$I_L = \frac{U_0}{R_0}$; ③ 小灯泡的额定功率的表达式$P_额 = U_额 I_L = U_额\frac{U_0}{R_0}$.