Question

9．學校實驗室新進了一批“2.5V  0.75W”的小燈泡，小華想通過實驗探究小燈泡的額定功率是否符合規格．實驗員提供了以下器材：待測小燈泡、銘牌為“10Ω  2A”、“50Ω  1A”的滑動變阻器各一個、電流表、電壓表、二節1.5V的干電池、開關、導線．
（1）請根據圖甲所示的電路圖，用筆畫線代替導線把圖乙所示的實物電路補充完整．

（2）按圖連接實物電路圖時，開關S應該斷開；
（3）正確連接電路后，閉合開關S，小明在實驗過程中發現小燈泡兩端的電壓調節范圍小，原因是：變阻器的阻值小；應換用銘牌為50Ω 1A的滑動變阻器；
（4）小明更換器材后完成實驗，應用實驗數據作出“U-I”關系圖象如圖丙所示，由圖可得小燈泡實測的額定功率為0.75W，該小燈泡符合（選填“符合”或“不符合”）制造規格；
（5）由“U-I”關系圖象可知，當小燈泡兩端的電壓為0.5V時，它的電阻是5Ω；進一步分析圖象可得小燈泡的電阻隨著它兩端電壓的升高而增大（選填“增大”、“減少”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物圖，求出燈正常工作時的電流大小，確定電流表的量程，把電流表與滑動變阻器串聯，將滑動變阻器滑片左邊電阻絲連入電路中；
（2）為了保護電路元件，在連接電路時，開關要斷開；
（3）根據串聯電路電壓的特點和分壓原理分析找出原因；
（4）先根據圖丙讀出燈泡兩端電壓等于額定電壓對應的電流，然后利用P=UI求出小燈泡的額定功率與燈上標注的額定電壓吻合；
（5）根據圖丙讀出燈泡兩端電壓為0.5V時對應的電流，利用R=$\frac{U}{I}$求出燈泡的電阻；根據歐姆定律分別求出電壓逐漸升高時電阻的大小，比較得出結論．

解答 解：燈正常工作時的電流I=$\frac{P}{U}=\frac{0.75W}{2.5V}$=0.3A，電流表選用小量程，把電流表的負接線柱與滑動變阻器的B接線柱相連，滑動變阻器的C接線柱與燈泡的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）為保護電路元件，在連接電路時開關應該處于斷開狀態；
（3）正確連接電路后，閉合開關S，小明在實驗過程中發現小燈泡兩端的電壓調節范圍小，根據串聯電路電壓的特點，U_變=U_電源-U_燈，變阻器兩端的電壓變化范圍也小，根據分壓原理，原因在于滑動變阻器本身的阻值小，所以應換用“50Ω 1A”的滑動變阻器；
（4）根據圖丙可知，燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W，與燈泡上標注的額定電壓吻合，該小燈泡符合制造規格；
（5）根據圖B可知，燈泡兩端電壓為0.5V時，通過燈泡的電流為0.1A，燈絲的電阻：R=$\frac{U}{I}=\frac{5V}{0.1A}$=5Ω；
由圖象分別找出電壓為0.5V、1V、2V、2.5V對應的電流大小分別為0.1A、0.17A、0.27A、0.3A，根據歐姆定律分別求出對應的電阻大小5Ω、5.88Ω、7.41Ω、8.33Ω，所以可得出：小燈泡的電阻隨著它兩端電壓的升高而增大；
故答案為：（1）見上圖；
（2）斷開；
（3）滑動變阻器阻值太小；50Ω1A；
（4）0.75；符合；
（5）5；增大

點評 此題是“測量小燈泡功率”的實驗，考查了電路的連接、注意事項、歐姆定律和電功率計算公式的應用、影響電阻大小的因素及根據數據分析總結結論的能力．