Question

15．一個(gè)額定電壓是2.5V的小燈泡，其正常工作時(shí)電阻約10Ω．小明想測(cè)定這個(gè)小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)，三個(gè)規(guī)格分別為A：“5Ω 1A”，B：“20Ω 0.5A”，C：“1kΩ 1A”的滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干，電源（電壓為6V）．

（1）小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路圖，通過(guò)分析你認(rèn)為小明應(yīng)選用規(guī)格為B（選填“A”“B”或“C”）的滑動(dòng)變阻器．
（2）圖乙已連接了部分電路，請(qǐng)你根據(jù)圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整．
（3）小明正確選擇了滑動(dòng)變阻器，按圖甲的電路圖連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)．任意移動(dòng)滑動(dòng)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(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，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(cè)量燈泡實(shí)際功率的多組實(shí)驗(yàn)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?yàn)闊襞蓦娮桦S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(shí)的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)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(dòng)變阻器應(yīng)接一上一下兩個(gè)接線柱，如果滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱，則滑動(dòng)變阻器被接成定值電阻，移動(dòng)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(yīng)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(shí)的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$所以滑動(dòng)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(dòng)變阻器應(yīng)選B．
（2）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表應(yīng)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(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱時(shí)，滑動(dòng)變阻器被接成定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)．任意移動(dòng)滑動(dòng)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(yīng)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(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)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(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、連接實(shí)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(wèn)題，連接實(shí)物電路圖時(shí)，要注意電表量程的選擇，注意電表正負(fù)接線柱不要接反．