Question

4．學(xué)校實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)了一批“2.5V  0.75W”的小燈泡，小強(qiáng)想通過實(shí)驗(yàn)探究小燈泡的額定功率是否符合規(guī)格．實(shí)驗(yàn)老師提供了以下器材：待測小燈泡、滑動(dòng)變阻器R₁“10Ω  1.5A”、R₂“50Ω  1A”、R₃“100Ω  0.5A”各一個(gè)、電流表、電壓表、蓄電池（電壓為6V）、開關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）如圖所示，請(qǐng)根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙所示的實(shí)物電路補(bǔ)充完整．
（2）連接實(shí)物電路圖時(shí)，開關(guān)S應(yīng)該斷開．
（3）正確連接電路后，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，小強(qiáng)發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為0，經(jīng)檢查電表完好，則故障可能是小燈泡斷路．
（4）小強(qiáng)更換器材后完成實(shí)驗(yàn)，測出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出“I-U”關(guān)系圖象如圖丙所示，由圖可得小燈泡實(shí)測的額定功率為0.75W，該小燈泡符合（選填“符合”或“不符合”）制造規(guī)格．
（5）由“I-U”圖象可知，當(dāng)小燈泡兩端的電壓為0.5V時(shí)，它的電阻是5Ω；進(jìn)一步分析圖象可得小燈泡的電阻隨著它兩端電壓的升高而增大（選填“增大”、“減少”或“不變”），本實(shí)驗(yàn)中小強(qiáng)選擇的滑動(dòng)變阻器是R₃（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，把電流表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，小燈泡右接線柱與電壓表的負(fù)接線柱相連；
（2）為了保護(hù)電路元件，在連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開；
（3）開關(guān)閉合時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱之間與電源是通路，而電流表無示數(shù)說明電路某處出現(xiàn)斷路，燈泡不亮，說明故障出現(xiàn)在燈泡處，由此判斷電路的故障；
（4）先根據(jù)圖丙讀出燈泡兩端電壓等于額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后利用P=UI求出小燈泡的額定功率；據(jù)此判斷燈泡是否合乎規(guī)格；
（5）根據(jù)圖丙讀出燈泡兩端電壓為0.5V時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，利用R=$\frac{U}{I}$ 求出燈泡的電阻；燈絲的電阻隨溫度升高而增大；根據(jù)圖丙可知，當(dāng)電路中的電流最小時(shí)，可求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器可能接入的最大值，從而判斷所選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．

解答 解：
（1）把電流表的負(fù)接線柱與滑動(dòng)變阻器的D接線柱相連，燈泡的右接線柱與電壓表負(fù)接線柱相連，如下圖所示：

（2）在連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)該處于斷開狀態(tài)；
（3）開關(guān)閉合時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，而電流表無示數(shù)說明電路某處出現(xiàn)斷路，燈泡不亮，說明故障出現(xiàn)在燈泡處，由此判斷電路的故障為小燈泡斷路；
（4）根據(jù)圖丙可知，燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，通過燈泡的電流為0.3A，
則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W，由此判斷該小燈泡符合制造規(guī)格；
（5）根據(jù)圖丙可知，燈泡兩端電壓為0.5V時(shí)，通過燈泡的電流為0.1A，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，燈絲的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
因?yàn)闊艚z的電阻隨溫度的升高而增大，所以當(dāng)小燈泡電壓增大時(shí)，燈絲溫度升高，燈絲電阻將增大．
根據(jù)圖丙可知，當(dāng)通過燈泡的最小電流為0.1A時(shí)，燈泡兩端電壓為0.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為U_滑
=U_總-U_燈=6V-0.5V=5.5V，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{5.5V}{0.1A}$=55Ω．而R₂＜55Ω＜R₃，因此本實(shí)驗(yàn)中小強(qiáng)選擇的滑動(dòng)變阻器是R₃．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）斷開；（3）小燈泡斷路；（4）0.75；符合；（5）5；增大；R₃．

點(diǎn)評(píng) 此題是“測量小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)，考查了有關(guān)電路連接的注意事項(xiàng)、故障的判斷、歐姆定律和電功率計(jì)算公式的應(yīng)用，同時(shí)考查了燈絲電阻與溫度的關(guān)系以及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇的問題，考查得比較全面．