Question

2．學校實驗室新進了一批“2.5V 0.75W”的小燈泡，小明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；開關閉合前 滑片應放在B（A或B）端．
（3）電路連接后，閉合開關，移動滑片（未達到最小阻值），發現燈泡不亮，電流表有示數，電壓表無示數，則故障可能是小燈泡短路．
（4）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：滑動變阻器阻值太小；應換用銘牌為50Ω1A的滑動變阻器；
（5）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；
（6）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 兩端電壓的升高而升高增大（選填“增大”、“減少”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由圖甲分析電路結構，完成實物連接；
（2）連接電路時要斷開開關，滑片要置于最大阻值處；
（3）電流表有示數說明電路為通路，電壓表無示數示數說明電壓表被短路；
（3）電路連接正確，不是連接故障問題，而是器材的規格問題，從滑動變阻器規格方面考慮；
（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；
（5）根據圖丙讀出燈泡兩端電壓為0.5V時對應的電流，根據歐姆定律求出燈泡的電阻；燈絲的電阻隨溫度升高而增大．

解答 解：
（1）由圖甲知，電流表、滑動變阻器和燈泡串聯，滑動變阻器一上一下接入電路，實物電路如圖所示：
；
（2）為了保護電路，連接電路時，開關應該斷開，閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于最大值B端；
（3）電流表有示數說明電路為通路，電壓表無示數示數說明與電壓表并聯部分被短路，即小燈泡短路；
（3）如果其它元件規格符合要求的情況下，滑動變阻器總阻值太小，根據串聯電路的特點可知，滑動變阻器阻值太小時，滑動變阻器分得的電壓小，使得小燈泡兩端的電壓調節范圍小，應換用銘牌為“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，該小燈泡符合制造規格；
（5）根據圖丙可知，燈泡兩端電壓為0.5V時，通過燈泡的電流為0.1A，
根據I=$\frac{U}{R}$可知燈絲的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以當小燈泡電壓增大時，燈絲電阻將增大．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；B；（3）小燈泡短路；（4）滑動變阻器阻值太小；50Ω1A；（5）0.75；符合；（5）5；增大．

點評 本題是“測量小燈泡功率”的實驗，考查了實物連接、注意事項、歐姆定律和電功率計算公式的應用，同時考查了燈絲電阻與溫度的關系，考查得比較全面．