Question

13．一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为8Ω．薛鹏同学想测量它的额定功率．实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω  1A”和“50Ω  0.5A”的滑动变阻器2个，导线若干．

（1）薛鹏设计了图甲所示电路，他应选用规格为50Ω 0.5A的滑动变阻器．
（2）图乙是薛鹏根据电路图连接的实物图，闭合开关前，经检查是有一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．
（3）薛鹏同学正确连线后继续进行实验．当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示为0.32A，小灯泡的额定功率是0.8W．
（4）薛鹏同学根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U图象，如图丁所示．结果发现图线不是直线，这表明灯泡的电流与电压不成（填“成”或“不成”）正比，这是因为灯泡电阻随温度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，由串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器；
（2）滑动变阻器串联在电路中，开关控制整个电路，电压表应并联在灯泡两端；
（3）根据图象确定当电压为2.5V时的电流，根据公式P=UI计算出额定电功率；
（4）根据灯丝的电阻随温度的升高而增大的特点，分析图象不是直线的原因．

解答 解：
（1）灯泡正常发光时，通过的电流约是I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，
此时滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器接入电路的电阻R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.3A}$≈11.7Ω＞10Ω，所以应选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）由图知，电压表与灯泡串联，而滑动变阻器与灯泡并联了，应将滑动变阻器与灯泡串联，将电压表与灯泡串联，电压表并联在灯泡两端；如下图所示：

（3）由图丙知，当U=2.5V时，电流表的示数为0.32A，则灯泡额定功率为：P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以灯泡的电流与电压不成正比，电流、电压图象不是一条直线．
故答案为：（1）“50Ω 0.5A”；
（2）如图所示；
（3）0.32；0.8；
（4）不成；灯泡电阻随温度的升高而增大．

点评 本题考查了滑动变阻器的选择、实物电路的连接、电流表的读数、求灯泡功率等问题；对电表读数时一定要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．