Question

15．一個額定電壓是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(guān)各一個，三個規(guī)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(shè)計了如圖甲所示電路圖，通過分析你認為小明應選用規(guī)格為B（選填“A”“B”或“C”）的滑動變阻器．
（2）圖乙已連接了部分電路，請你根據(jù)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，按圖甲的電路圖連接好電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)．任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）且小于2.5V．具體原因是滑動變阻器同時接下面兩個接線柱．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實驗．當電壓表的示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，小燈泡的額定功率是0.75W．
（5）小明根據(jù)測量燈泡實際功率的多組實驗數(shù)據(jù)，作出了I-U圖象，如圖丁所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成（選填“成”或“不成”）正比，這是因為燈泡電阻隨溫度變化而變化．
（6）利用該電路圖不能（選填“能”或“不能”）探究電流與電壓的關(guān)系，理由是燈泡電阻隨溫度變化而變化，不是定值．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發(fā)光時的電流，由串聯(lián)電路特點求出此時滑動變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器．
（2）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，把電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)．
（3）滑動變阻器應接一上一下兩個接線柱，如果滑動變阻器同時接下面兩個接線柱，則滑動變阻器被接成定值電阻，移動滑片電路電阻不變，電壓表與電流表示數(shù)不變．
（4）由圖丙所示電流表確定其量程與分度值，讀出電流表示數(shù)，由公式P=UI求出燈泡額定功率．
（5）燈泡電阻受溫度影響，不是定值，隨溫度變化而變化．
（6）探究電流與電壓的關(guān)系，應控制電阻阻值不變，燈泡電阻隨溫度變化而變化，不是定值，據(jù)此分析答題．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，此時滑動變阻器兩端電壓為U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，因為I=$\frac{U}{R}$所以滑動變阻器接入電路的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞5Ω，滑動變阻器應選B．
（2）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表應選0～3V量程，電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：
（3）滑動變阻器同時接下面兩個接線柱時，滑動變阻器被接成定值電阻，閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)．任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）且小于2.5V．
（4）由圖丙所示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.3A，
燈泡額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）燈泡電阻受溫度影響，隨溫度變化而變化，所以燈泡的I-U圖象不是直線，燈泡的電流與電壓不成正比．
（6）探究電流與電壓的關(guān)系，應控制電阻阻值不變，燈泡電阻隨溫度變化而變化，不是定值，因此不能用該電路探究電流與電壓的關(guān)系．
故答案為：（1）B；（2）電路圖如圖所示；（3）滑動變阻器同時接下面兩個接線柱；（4）0.75；（5）不成；燈泡電阻隨溫度變化而變化；（6）不能；燈泡電阻隨溫度變化而變化，不是定值．

點評 本題考查了實驗器材的選擇、連接實物電路圖、電路故障分析、求燈泡功率、影響燈泡電阻的因素等問題，連接實物電路圖時，要注意電表量程的選擇，注意電表正負接線柱不要接反．