Question

2．某班同學到實驗室做“測量小燈泡功率”的實驗．被測燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A 0～3A）、電壓表（0～3V 0～15V）、開關各一個、導線若干，滑動變阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）R₂（50Ω 0.5A）R₃（500Ω 1A）．同學問設計的電路如圖甲所示：

（1）最適合的滑動變阻器應選R₂（填“R₁”“R₂”或“R₃”）
（2）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是把指針調(diào)至零刻線（調(diào)零）．
（3）經(jīng)檢查無誤后，閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置，電流表和電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則此時小燈泡的電阻是8.18Ω（保留兩位小數(shù)），燈泡的功率為0.396W．
（4）改變滑動變阻器的阻值，多次測量通過小燈泡的電流和它兩端的電壓，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，同學們畫出了小燈泡中的電流隨其兩端電壓變化的關系圖象（如圖丁），根據(jù)圖象提供的信息，算出小燈泡的額定功率為0.625W，小燈泡的電阻隨電壓增大而增大（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）選擇滑動變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動變阻器的最大電阻和電路通過的最大電流考慮：
滑動變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動變阻器的最大阻值．滑動變阻器允許通過的最大電流大于電路最大電流．
（2）實驗前，要看電表的指針是否指零刻度，不在零刻度要進行調(diào)零．
（3）電流表和電壓表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)．
知道燈泡電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算電阻，根據(jù)P=UI計算功率．
（4）在圖象上找到燈泡2.5V下的電流，根據(jù)P=UI計算額定功率．燈絲的電阻受溫度影響很大，隨溫度的升高而增大．

解答 解：燈泡正常工作時電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
測定燈泡功率的實驗中，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點得，燈泡正常工作時，
滑動變阻器電壓為：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器電阻為：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動變阻器電阻，“5Ω  0.5A”電阻太小，“500Ω  1A”電阻太大．“50Ω  0.5A”的滑動變阻器電阻和電流都合適．
（2）實驗前，電流表指針沒有在零刻度，需要調(diào)零．
（3）燈泡電流大約為0.25A，電流表使用0～0.6A量程，
燈泡額定電壓為2.5V，電壓表使用0～3V量程，
R_L′=$\frac{{U}_{L}′}{{I}_{L}′}$=$\frac{1.8V}{0.22A}$=8.18Ω，
P'=U_L′I_L′=1.8V×0.22A=0.396W．
（4）在圖象中查得，燈泡在2.5V下的電流為0.25A，
所以P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W．
燈絲的電壓增大，溫度升高，電阻增大．
故答案為：（1）R₂；（2）把指針調(diào)至零刻線（調(diào)零）；（3）8.18；0.396；（4）0.625；增大．

點評 本題的重點、難點在于電壓表、電流表量程的選擇和滑動變阻器規(guī)格的選擇：
電壓表的量程由燈泡的額定電壓來判斷；
電流表的量程由燈泡的額定電流大約值來判斷；                      
滑動變阻器要考慮滑動變阻器的電阻和電流，滑動變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動變阻器允許通過的電流大于電路最大電流．