Question

11．一個額定電壓是2.5伏的小燈泡，其正常工作時電阻約10歐．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、電鍵各一個，兩個規格分別為A：“5Ω 1A”，B：“20Ω  0.5A”，的滑動變阻器，導線若干，電源（電壓為6伏）．

（1）小明設計了如圖（a）所示電路圖，通過分析你認為小明應選用規格為B（選填A或B）的滑動變阻器．
（2）圖（b）已連接了部分電路．請你根據圖（a）所示電路圖．用筆畫線代替導線，將電路連接完整．（用2B鉛筆在答題紙的相應位置作圖）．
（3）小明正確選擇了滑動變阻器，按圖（a）的電路圖連接好電路，閉合電建，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2.5伏．發生上述原因的是滑動變阻器把下面兩個接線柱接入電路．
（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（c）所示），小燈泡的額定功率是0.55瓦．
（5）小明根據測量燈泡實際功率的多組實驗數據，作出了U-I圖象，如圖（d）所示．結果發現圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成（填“成”或“不成”）正比，這是因為燈絲電阻隨溫度變化而變化．

Answer 1

分析 （1）根據串聯電路特點及歐姆定律，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的規格．
（2）滑動變阻器應一上一下串聯接入電路，由電路圖確定滑動變阻器的接法．
（3）燈泡發光較暗，說明燈泡實際功率較小，電路電流較小，電路電阻較大；移動滑片，電壓表示數不變，說明滑動變阻器阻值不變，由此分析．
（4）由I-U圖象找出燈泡額定電壓對應的電流，然后由電功率公式求出燈泡額定電功率．
（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）燈泡正常發光時通過的電流約：I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞5Ω，滑動變阻器應選20Ω  0.5A．
（2）由圖（a）滑動應串聯入電路中，且滑片右滑連入阻值變大，故應將A接線柱接入電路中，如圖所示：
；
（3）燈泡發光較暗，說明燈泡實際功率較小，電路電流較小，電路電阻較大；移動滑片，電壓表示數不變，說明滑動變阻器阻值不變，滑動變阻器接下面兩個接線柱，成為定值電阻．
（4）由實物圖可知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，由圖c知，燈泡電壓為2.5V時正常發光，此時電流是0.22A，燈泡額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.22A=0.55W；
（5）由于燈絲電阻受溫度影響，隨溫度升高而增大，燈絲電阻不是定值，因此I-U圖象不是直線，這表明通過小燈泡的電流與其兩端的電壓不成正比．
故答案為：（1）B；（2）見上圖；（3）滑動變阻器把下面兩個接線柱接入電路；（4）0.55；（5）不成；燈絲電阻隨溫度變化而變化．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇、連接電路圖、實驗現象分析、求燈泡電功率等問題，是實驗的常考問題；連接電路圖時，注意電表量程的選擇，正負接線柱不要接反．