Question

14．一個(gè)額定電壓是6V的小燈泡，其正常工作時(shí)通過的電流約為0.3A．小明想測定這個(gè)小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：電流表、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，三個(gè)規(guī)格分別為“10Ω lA”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 1A”的滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干，電源（電壓為12V）．

（1）小明設(shè)計(jì)了如圖1所示電路圖，通過分析認(rèn)為小明應(yīng)選用規(guī)格為50Ω 0.5A的滑動(dòng)變阻器．
（2）實(shí)物圖（圖2）已連接了部分電路，請(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整．
（3）小明正確選擇了滑動(dòng)變阻器，將圖2的電路補(bǔ)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(dòng)滑動(dòng)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(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，電流表的示數(shù)（如圖3所示）為0.32A，小燈泡的額定功率是1.92W．
（5）不改變上面連好的電路，還可以完成的實(shí)驗(yàn)有：伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)（寫出一個(gè)即可）．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈泡電壓等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值，根據(jù)此時(shí)接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值及允許通過的最大電流選擇滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)略大于接入電路的阻值．
（2）滑動(dòng)變阻器按一上一下串聯(lián)在電路中．
（3）根據(jù)現(xiàn)象判斷電路電阻太大，而滑阻移動(dòng)不能改變電路電流，所以判斷出滑阻下面的兩個(gè)接線柱接入電路，只起了一個(gè)定值電阻的作用，起不到改變電壓的作用．
（4）閉合開關(guān)前，防止電路中電流過大、燒壞用電器，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)的大小，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
（5）測出電壓和電流，根據(jù)P=UI能測量電功率，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$測量電阻．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_燈=12V-6V=6V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，電路電流是0.3A，因此應(yīng)選規(guī)格為“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器．
（2）滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則與電流表串聯(lián)，如下圖所示：

（3）燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)說明電流太小，滑動(dòng)變阻器的阻值太大，任意移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變說明滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上（滑動(dòng)變阻器接成了定值電阻）．
（4）由圖知，電流表使用的量程是0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)是0.32A；
燈泡的額定功率P=UI=6V×0.32A=1.92W．
（5）電壓表測量測量電壓，電流表測量電流，根據(jù)P=UI能測量電功率，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$能測量電阻，所以這個(gè)電路圖既能測量電功率，也能測量電阻．
故答案為：（1）50Ω  0.5A；（2）如上圖所示；（3）滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上；（4）0.32；1.92；（5）伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 本題是測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了電路的連接、滑動(dòng)變阻器的使用、電表的讀數(shù)及電功率的計(jì)算，滑阻變阻器的正確選擇是本題的關(guān)鍵，要從通過的電流和分擔(dān)的電壓兩個(gè)方面來分析，確定該使用哪個(gè)滑阻．