Question

6．在测定小灯泡额定功率的实验中，电源电压是4.5V，小灯泡的额定电压是2.5V，电阻约为10Ω，滑动变阻器有规格为“15Ω  1A”“5Ω  2A”可选．
（1）本实验中应该选择15Ω 1A规格的滑动变阻器．
（2）如图甲所示是小强同学连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线．
（3）小强将电路连接正确后，闭合开关，发现灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是灯泡断路（写出一种即可）．
（4）电路正常后，小强同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，直到电压表的示数为2.5V．
（5）移动滑片P，小强记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图象，根据图象信息，可算出小灯泡的额定功率是0.75W；同时根据图象还得出小灯泡的电阻随电压升高逐渐增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电流，然后根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端的电压，
最后根据I=$\frac{U}{R}$的变形公式R=$\frac{U}{I}$求出滑动变阻器接入电路的阻值即可选择滑动变阻器；
（2）实物连接图中找错误之处，主要从电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用上考虑：
从电流表、电压表的量程、连接方式、正负接线柱的接入方法上考虑．
从滑动变阻器接线柱的选择考虑；
（3）电流表无示数，说明整个电路是断路，电压表有示数，说明与电压表并联的灯泡断路；
（4）由图示电表确定其量程与分度值，读出电表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压的关系确定滑片的移动方向；
（5）当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时，此时小灯泡正常发光；根据图象读出小灯泡正常发光时的电流，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．
根据R=$\frac{U}{I}$计算灯泡在0.5V、1.5V、2.5V时的电阻，判断灯泡电阻随电压变化规律．
根据电阻大小的影响因素，分析电阻变化的原因．

解答 解：（1）小灯泡正常发光时电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{额}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此时根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知：
滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_额=4.5V-2.5V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑动变阻器接入电路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω＞5Ω，
故本实验中应该选择规格为“15Ω  1A”的甲滑动变阻器．
（2）经分析，滑动变阻器与灯泡并联错误．
如果电流从电流表出来，先经过灯泡，再滑动变阻器，到电源的负极．只移动一根导线的情况下，会造成电压表测滑动变阻器两端电压．
如果电流从电流表出来，先经过滑动变阻器，再经灯泡到电源的负极，只改变一根导线，电压表测灯泡电压，符合题意．如图．

（3）电流表无示数，说明整个电路是断路，电压表有示数，说明与电压表并联的灯泡断路；
（4）由图乙所示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，所示为2.2V，灯泡两端电压小于额定电压，要测灯泡额定功率，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压增大，所以向A端移动滑片，直到电压表的示数为2.5V．
（5）要使小灯泡正常发光，应该让小灯泡两端的电压等于额定电压，即电压表的示数为2.5V；
由图丙可知，小灯泡正常发光时的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
根据R=$\frac{U}{I}$可知灯泡的电阻变大，可见灯泡电阻随温度的增大而增大．
故答案为：（1）“15Ω 1A”（2）见上图；（3）灯泡断路；（4）A；2.5V；（5）0.75；   增大．

点评 本题考查了实验注意事项、电表读数、求电阻、求灯泡额定功率等问题；对电表读数时，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．