Question

9．学校实验室新进了一批“2.5V  0.75W”的小灯泡，小华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）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路补充完整．

（2）按图连接实物电路图时，开关S应该断开；
（3）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：变阻器的阻值小；应换用铭牌为50Ω 1A的滑动变阻器；
（4）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；
（5）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，求出灯正常工作时的电流大小，确定电流表的量程，把电流表与滑动变阻器串联，将滑动变阻器滑片左边电阻丝连入电路中；
（2）为了保护电路元件，在连接电路时，开关要断开；
（3）根据串联电路电压的特点和分压原理分析找出原因；
（4）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与灯上标注的额定电压吻合；
（5）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；根据欧姆定律分别求出电压逐渐升高时电阻的大小，比较得出结论．

解答 解：灯正常工作时的电流I=$\frac{P}{U}=\frac{0.75W}{2.5V}$=0.3A，电流表选用小量程，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：

（2）为保护电路元件，在连接电路时开关应该处于断开状态；
（3）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，根据串联电路电压的特点，U_变=U_电源-U_灯，变阻器两端的电压变化范围也小，根据分压原理，原因在于滑动变阻器本身的阻值小，所以应换用“50Ω 1A”的滑动变阻器；
（4）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，与灯泡上标注的额定电压吻合，该小灯泡符合制造规格；
（5）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，灯丝的电阻：R=$\frac{U}{I}=\frac{5V}{0.1A}$=5Ω；
由图象分别找出电压为0.5V、1V、2V、2.5V对应的电流大小分别为0.1A、0.17A、0.27A、0.3A，根据欧姆定律分别求出对应的电阻大小5Ω、5.88Ω、7.41Ω、8.33Ω，所以可得出：小灯泡的电阻随着它两端电压的升高而增大；
故答案为：（1）见上图；
（2）断开；
（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，考查了电路的连接、注意事项、欧姆定律和电功率计算公式的应用、影响电阻大小的因素及根据数据分析总结结论的能力．