Question

18．一個額定電壓是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(dǎo)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(rèn)為小明應(yīng)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(dǎo)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接線柱．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實驗．當(dāng)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，這是因為燈絲電阻隨溫度的變化而變化．
（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，理由是溫度變化時燈泡的電阻也會變化，不能控制電阻不變．

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(yīng)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）電流與導(dǎo)體的電阻和電壓有關(guān)，探究電流與電壓的關(guān)系應(yīng)控制電阻不變．由此分析解答．

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，
由串聯(lián)電路特點知，此時滑動變阻器兩端電壓為：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V；
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(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）電流與導(dǎo)體的電阻和電壓有關(guān)，探究電流與電阻、電壓關(guān)系時應(yīng)采用控制變量法．
由于溫度變化時燈泡的電阻也會變化，不能控制電阻不變，所以不能用此實驗裝置探究電流與電壓關(guān)系．
故答案為：（1）B；（2）見上圖；（3）滑動變阻器同時接下面兩接線柱；（4）0.75；
（5）不成；燈絲的電阻隨溫度變化而變化；（6）不能；溫度變化時燈泡的電阻也會變化，不能控制電阻不變．

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(fù)接線柱不要接反．