Question

6．学校实验室新进了一批“2.5V 0.75W”的小灯泡，小明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）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（2）电路连接完成后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电压表没有示数，电流表指针有明显的偏转，他们分析电路故障原因可能是B
A．小灯泡断路 B．小灯泡短路 C．滑动变阻器断路
（3）故障排除后重新闭合开关，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：滑动变阻器阻值太小；应换用铭牌为50Ω1A的滑动变阻器．
（4）小明更换器材继续实验，当滑动变阻器滑片P移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压为2.1V；如果要使灯泡正常发光，应该向B（选填“A”或“B”）移动滑动变阻器的滑片．
（5）移动滑片P，记录多组电压表和电流表的示数，并绘制出如图丙所示的I-U图象．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；
（6）进一步分析“U-I”关系图象可知，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）强电流表串联在电路中，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表的量程；
（2）电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路；
（3）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；
（4）根据电压表的量程确定读数；
要使灯泡正常发光，应使其两端的电压等于额定电压，从而可判断滑片的移动方向；
（5）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；
（6）根据图象分析可知灯丝的电阻随电压升高而增大．

解答 解：（1）将电流表串联在电路中，由P=UI得，灯泡正常发光时的电流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.75W}{2.5V}$=0.3A，所以电流表选择0～0.6A的量程，如图所示：

（2）电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明与电压表并联部分被短路，即小灯泡短路；
（3）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；
（4）由图乙知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.1V，要使灯泡正常发光，应使其两端的电压等于2.5V，所以应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向B端滑动；
（5）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，则其额定功率为：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W，所以此灯泡符合规格；
（6）由图丙知，小灯泡的电阻随着两端的电压升高而增大．
故答案为：（1）见上图；（2）B；（3）滑动变阻器阻值太小；50Ω1A；（4）2.1；B；（5）0.75；符合；（6）增大．

点评 本题是“测量小灯泡功率”的实验，考查了实物连接、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．