Question

11．一額定電壓是6V的小燈泡，其正常工作時通過的電流約為0.3A．小明想測定這個小燈泡的額定功率，實驗室有如下器材：電源（電壓為12V）、電流表、電壓表、開關(guān)各一只，三只規(guī)格分別為“20Ω 1A”、“50Ω  0.5A”和“100Ω 0.2A”的滑動變阻器，導(dǎo)線若干．

（1）小明設(shè)計了圖甲所示電路圖，你認(rèn)為應(yīng)選用規(guī)格為“50Ω 0.5A”的滑動變阻器．
（2）圖乙中已連接了部分電路．請你根據(jù)電路圖，將電路連接完整．
（3）小明正確選擇了滑動變阻器，將圖乙的電路補充連接后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）且小于6V．具體原因是變阻器接的是下面兩個接線柱．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實驗，當(dāng)電壓表的示數(shù)為6V時，電流表的示數(shù)為0.32A，則小燈泡的額定功率是1.92W．
（5）小明根據(jù)測量燈泡實際功率的多組實驗數(shù)據(jù)，作出了I-U圖象，如圖丙所示．結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比，這是因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（2）實驗中，燈泡、變阻器和電流表應(yīng)串聯(lián)，由燈泡正常工作電流確定電流表量程；
（3）根據(jù)現(xiàn)象判斷電路電阻太大，而滑阻移動不能改變電路電流，所以判斷出滑阻下面的兩個接線柱接入電路，只起了一個定值電阻的作用，起不到改變電壓的作用．
（4）根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（5）燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的真正原因．

解答 解：
（1）測量小燈泡的電功率實驗中，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測L兩端電壓，電流表測電路中電流；
由題知，燈泡正常發(fā)光時電路中電流約為0.3A，由串聯(lián)電路特點可知：
I=I_R=I_L=0.3A，
此時變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.3A}$=20Ω，這是滑動變阻器連入電路的最小阻值；
所以應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格為50Ω 0.5A；
（2）測定小燈泡的額定功率實驗中，燈泡、變阻器和電流表應(yīng)串聯(lián)，由燈泡正常工作電流為0.3A，所以電流表選用0～0.6A量程，變阻器“一上一下”接入電路，如圖所示：
；
（3）燈泡發(fā)光較暗，電壓表、電流表均有示數(shù)，說明電流太小，滑動變阻器的阻值太大，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變，說明滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱上（滑動變阻器接成了定值電阻）；
（4）燈泡的額定功率：P=UI=6V×0.32A=1.92W；
（5）燈泡的I-U圖象是一條曲線，說明燈泡的電阻值是變化的，不是定值，
這是因為電壓越大，通過燈的電流越大，燈泡的實際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
故答案為：（1）“50Ω  0.5A”；
（2）見上圖；
（3）變阻器接的是下面兩個接線柱； 
（4）1.92；
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點評 本題考查了實物連接、電路故障分析、電流表的讀數(shù)、功率的計算、燈絲電阻與溫度的關(guān)系等問題，都是常考問題，要掌握好，本題屬于中檔題．