Question

4．学校实验室新进了一批“2.5V   0.75W”的小灯泡，小明想通过实验探究小灯泡的额定功率是否符合规格，实验员提供了以下器材：待测小灯泡、铭牌为“10Ω  2A”、“50Ω  1A”的滑动变阻器各一个、电流表、电压表、二节1.5V的干电池、开关、导线．

（1）按图连接实物电路图时，开关S应该断开；比闭合开关前，滑片应置于B端．（A或B）
（2）正确连接电路后，闭合开关S，小明在实验过程中发现小灯泡两端的电压调节范围小，原因是：滑动变阻器的阻值太小；应换用铭牌为50Ω1A的滑动变阻器；
（3）小明更换器材后完成实验，应用实验数据作出“U-I”关系图象如图丙所示，由图可得小灯泡实测的额定功率为0.75W，该小灯泡符合（选填“符合”或“不符合”）制造规格；
（4）由“U-I”关系图象可知，当小灯泡两端的电压为0.5V时，它的电阻是5Ω；进一步分析图象可得小灯泡的电阻随着它两端电压的升高而增大（选填“增大”、“减少”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图，把电流表与滑动变阻器串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑动变阻器与小灯泡右接线柱串联；为了保护电路元件，在连接电路时，开关要断开，滑片放在阻值最大处；
（2）电路连接正确，不是连接故障问题，而是器材的规格问题，从滑动变阻器规格方面考虑；
（3）先根据图丙读出灯泡两端电压等于额定电压对应的电流，然后利用P=UI求出小灯泡的额定功率；
（4）根据图丙读出灯泡两端电压为0.5V时对应的电流，利用R=$\frac{U}{I}$求出灯泡的电阻；灯丝的电阻随温度升高而增大．

解答 解：
（1）把电流表的负接线柱与滑动变阻器的B接线柱相连，滑动变阻器的C接线柱与灯泡的右接线柱相连，如下图所示：

在连接电路时开关应该处于断开状态，滑片在阻值最大处即B端；
（2）如果其它元件规格符合要求的情况下，滑动变阻器总阻值太小，根据串联电路的特点可知，滑动变阻器阻值太小时，滑动变阻器分得的电压小，使得小灯泡两端的电压调节范围小，应换用铭牌为“50Ω  1A”的滑动变阻器；
（3）根据图丙可知，灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W，该小灯泡符合制造规格；
（4）根据图B可知，灯泡两端电压为0.5V时，通过灯泡的电流为0.1A，
根据I=$\frac{U}{R}$可知灯丝的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以当小灯泡电压增大时，灯丝电阻将增大．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；B；（3）滑动变阻器阻值太小；50Ω1A；（4）0.75；符合；（5）5；增大．

点评 此题是“测量小灯泡功率”的实验，考查了有关电路连接的注意事项、欧姆定律和电功率计算公式的应用，同时考查了灯丝电阻与温度的关系，考查得比较全面．