Question

一個額定電壓是2.5V的小燈泡，其正常工作時電阻約10Ω．小明想測定這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材：
電流表、電壓表、開關各一個，三個規格分別為A：“5Ω 1A”，B：“20Ω  0.5A”，C：“1kΩ 1A”的滑動變阻器，導線若干，電源（電壓為6V）．
（1）小明設計了如圖甲所示電路圖，通過分析你認為小明應選用規格為______（選填A/B/C）的滑動變阻器．
（2）圖乙已連接了部分電路．請你根據圖甲所示電路圖．用筆畫線代替導線，將電路連接完整．

（3）小明正確選擇了滑動變阻器，按圖26甲的電路圖連接好電路，閉合開關，發現燈泡發光較暗，電流表有示數．任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變（示數不為零）且小于2.5V．具體原因是______．
（4）小明排除故障后，繼續實驗．當電壓表的示數為2.5V時．電流表的示數（如圖丙所示），小燈泡的額定功率是______W．
（5）小明根據測量燈泡實際功率的多組實驗數據，作出了I-U圖象，如圖所示．結果發現圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓______（填“成”或“不成”）正比，這是因為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）小燈泡額定電壓為2.5V，流過燈泡的電流約為0.3A，則滑動變阻器的分壓為3.5V，滑動變阻器的阻值約為燈泡阻值的兩倍，為保證電路安全，又方便操作，可選滑動變阻器B．
（2）電壓表、電流表連接不完整，用線把電流表串聯在電路中，電壓表與小燈泡并聯，連線時注意電壓表量程是3V．
（3）電流表有示數說明電路閉合，未斷路；燈泡發光但較暗，移動滑片位置電壓表示數不為零且不變，說明滑動變阻器連接錯誤，選用了A、B接線柱．
（4）由電流表讀出電流表示數I，由公式P=UI可求出燈泡的功率．
（5）圖象不是直線，說明電壓與電流不成正比；這是因為燈絲電阻與溫度有關．
解答：解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時電流約為0.3A．滑動變阻器A阻值太小，不能保證電路安全；滑動變阻器C阻值太大，不方便操作；為保證電路安全，又方便實驗操作，應選滑動變阻器B．
（2）把電流表串聯接入電路，電壓表并聯在小燈泡兩端，電壓表量程為3V，電路圖如圖所示．
（3））閉合開關電流表有示數，說明電路是閉合的，未斷路；燈泡發光但較暗，移動滑片位置電壓表示數不為零但不變，說明滑動變阻器連接錯誤，成了定值電阻，即選用了A、B兩接線柱．
（4）小燈泡的額定電壓U=2.5V，由圖知電流表量程為0.6A，最小分度值是0.02A，由表盤可知電流表示數I=0.30A，則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.30A=0.75W．
（5）小燈泡的I-U圖象不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比，這是因為：燈絲電阻隨溫度變化而變化．
故答案為：（1）B．（2）電路圖如圖所示；（3）滑動變阻器選用了A、B兩個接線柱；（4）0.75；  （5）不成；燈絲電阻隨溫度變化而變化．

點評：實驗器材的選擇原則：1、安全性原則：所選器材應保證電路安全，電阻阻值不能太小、電壓表量程與電流表量程不應太小，電源電壓不要太大，以免損壞電路元件．
2、精確性原則：所選電壓表、電流表量程要合適，不要太大，方便讀數，減小讀數誤差，使測量值更準確．
3、方便操作 在保證安全的前提下，滑動變阻器的阻值盡可能小些，方便操作．
4、經濟性原則 使電路消耗的功率盡可能地小．