Question

4．一個額定電壓是6V的小燈泡，其正常工作時通過的電流約為0.3A．小組想測定這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材：
電流表、電壓表、開關各一個，兩個規(guī)格分別為“10Ω　　1A”、“50Ω　　0.5A”和的滑動變阻器，導線若干，電源一只（電壓為12V）．

（1）小組設計了如圖a所示電路圖，通過分析你認為小明應選用規(guī)格為50Ω 0.5A的滑動變阻器．
（2）圖b已連接了部分電路，請你根據(jù)圖a所示電路圖，用筆畫線代替導線，將電路連接完整，使滑片向左移動時燈變亮．
（3）小組正確選擇了滑動變阻器，將圖b的電路補充連接后，閉合開關，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．具體原因是滑動變阻器把下面兩個接線柱接入電路．若燈不亮，電流表示數(shù)為0而電壓表有示數(shù)，可能故障是小燈泡燈絲斷了．
（4）小組排除故障后，繼續(xù)實驗．在實驗過程中，眼睛應注意觀察電壓表，當電壓表示數(shù)是6V時，表明燈正常發(fā)光，記下此時電流表的示數(shù)．
（5）小組又通過實驗測得小燈泡電流隨電壓變化曲線如圖c．由圖可知，小燈泡的額定功率是1.8　W，此時燈泡的電阻是20Ω；當通過燈的電流是0.25A時，燈泡消耗的實際功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路特點及歐姆定律，求出燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器的規(guī)格．
（2）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，把燈泡、滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，連線時注意電壓表正負接線柱不要接反，注意滑動變阻器的接法．
（3）①燈泡發(fā)光較暗，說明燈泡實際功率較小，電路電流較小，電路電阻較大；移動滑片，電壓表示數(shù)不變，說明滑動變阻器阻值不變，滑動變阻器接下面兩個接線柱，成為定值電阻；
②電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)的部分斷路．
（4）實驗過程中，要注意電壓表示數(shù)，當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓時，燈泡正常發(fā)光．
（5）由I-U圖象找出燈泡額定電壓對應的電流，然后由電功率公式求出燈泡額定電功率，據(jù)歐姆定律計算出此時的電阻即可．
據(jù)圖c可知，燈泡的電流是0.25A時，可知此時的電壓是3V，據(jù)P=UI計算即可．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=12V-6V=6V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω＞10Ω，滑動變阻器應選50Ω  0.5A”．
（2）燈泡額定電壓是6V，電壓表應選0～15V量程，燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A，
電流表應選0～0.6A量程，燈泡、滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

（3）①燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(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）；
②電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)的燈泡的燈絲斷了；
（4）在實驗過程中，眼睛應注意觀察電壓表當電壓表示數(shù)是6V時，表明燈正常發(fā)光，記下此時電流表的示數(shù)．
（5）由圖c的I-U圖象可知，燈泡額定電壓6V對應的電流是0.3A，燈泡額定功率P_額=U_額I_額=6V×0.3A=1.8W；
此時的電阻是：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
據(jù)圖c可知，燈泡的電流是0.25A時，可知此時的電壓是3V，此時的實際功率是：P=UI=3V×0.25A=0.75W
故答案為：（1）“50Ω  0.5A”；
（2）電路圖如右圖所示；
（3）滑動變阻器把下面兩個接線柱接入電路；小燈泡燈絲斷了；
（4）電壓表；電壓表示數(shù)是6V；（5）1.8；20；0.75．

點評 本題考查了滑動變阻器的選擇、連接電路圖、實驗現(xiàn)象分析、求燈泡電功率等問題，是實驗的�？紗栴}；連接電路圖時，注意電表量程的選擇，注意電壓表正負接線柱不要接反；由I-U圖象找出電壓對應的電流是求電功率的前提與關鍵．