Question

10．学校实验室新进了一批“2.5V 0.5W”的小灯泡，小汪想通过实验探究小灯泡的额定功率是否符合规格．器材如下：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）正确连接电路后，闭合开关S，小汪在实验过程中发现小灯泡两端的电压调节范围小，原因是：滑动变阻器阻值太小；应换用铭牌为50Ω 1A的滑动变阻器；
（3）小汪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0.5W，由此可以确定该小灯泡是否符合规定．
（4）“U-I”关系图象可知，当小灯泡两端的电压为1V时，它的电阻是10Ω；进一步分析图象可得小灯泡在不同电压先的电阻值，小汪取其平均值得到了小灯泡的电阻约为11Ω，请你对小汪的做法作出评价灯丝的电阻随温度的升高而增大增大，取其平均值得到了小灯泡的电阻是不正确的．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图，根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，把电压表与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（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1V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）灯泡的额定电压为2.5V，则电压表量程为3V，则把电压表与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，如下图所示：

（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0.2A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，该小灯泡符合制造规格；
（4）根据图丙可知，灯泡两端电压为1V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=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；
由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，当小灯泡电压增大时，灯丝电阻将增大，所以取其平均值得到了小灯泡的电阻约为11Ω，是不正确的．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；（3）滑动变阻器阻值太小；50Ω 1A；（4）0.75；符合；（5）10；灯丝的电阻随温度的升高而增大增大，取其平均值得到了小灯泡的电阻是不正确的．

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．