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．小組想測定這個(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)，兩個(gè)規(guī)格分別為“10Ω  1A”、“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干，電源一只（電壓為12V）．
（1）小組設(shè)計(jì)了如圖a所示電路圖，通過分析你認(rèn)為小明應(yīng)選用規(guī)格為50Ω 0.5A的滑動(dòng)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(dǎo)線，將電路連接完整．

（3）小組正確選擇了滑動(dòng)變阻器，將圖b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)變阻器滑動(dòng)同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上；若燈不亮，電流表示數(shù)為0而電壓表有示數(shù)，可能故障是燈泡的燈絲斷了．
（4）小組排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．在實(shí)驗(yàn)過程中，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表，當(dāng)電壓表示數(shù)為6V時(shí)，表明燈正常發(fā)光，記下此時(shí)電流表的示數(shù)．
（5）小組又通過實(shí)驗(yàn)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1.8W；當(dāng)通過燈的電流是0.25A時(shí)，燈泡消耗的實(shí)際功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和I=$\frac{U}{R}$計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器連入阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（2）由圖a燈泡、變阻器、電流表串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡規(guī)格確定電表量程；
（3）①燈泡發(fā)光較暗，說明燈泡實(shí)際功率較小，電路電流較小，電路電阻較大；移動(dòng)滑片，電壓表示數(shù)不變，說明滑動(dòng)變阻器阻值不變，滑動(dòng)變阻器接下面兩個(gè)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?jǐn)嗦罚?br />（4）實(shí)驗(yàn)過程中，要注意電壓表示數(shù)，當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；
（5）由圖象分別讀出燈泡電壓6V的電流、電流為0.25A時(shí)燈泡電壓，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率和實(shí)際功率．

解答 解：
（1）由圖R與L串聯(lián)，所以燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器連入阻值約為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.3A}$=20Ω，所以應(yīng)選擇“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）由圖a燈泡、變阻器、電流表串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓6V，所以電壓表使用0-15V量程，燈泡正常工作電流約0.3A，所以電流表使用0-0.6A量程，變阻器一上一下接入電路中，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(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)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）；
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，即可能是電壓表并聯(lián)的燈泡燈絲斷了；
（4）在實(shí)驗(yàn)過程中，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表當(dāng)電壓表示數(shù)是6V時(shí)，表明燈正常發(fā)光，記下此時(shí)電流表的示數(shù)；
（5）由圖象可知，燈泡電壓6V的電流為0.3A，所以燈泡的額定功率：P_額=U_額I_額=6V×0.3A=1.8W；
電流為0.25A時(shí)燈泡電壓為3V，燈泡的實(shí)際功率：P_實(shí)=U_實(shí)I_實(shí)=3V×0.25A=0.75W；
故答案為：
（1）“50Ω  0.5A”；（2）見上圖；（3）滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上；燈泡的燈絲斷了；（4）電壓表；電壓表示數(shù)為6V；（5）1.8；0.75．

點(diǎn)評 本題考查了滑動(dòng)變阻器的選擇、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、求燈泡電功率等問題，是實(shí)驗(yàn)的�？紗栴}；連接電路圖時(shí)，注意電表量程的選擇，注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反；由I-U圖象找出電壓對應(yīng)的電流是求電功率的前提與關(guān)鍵．