Question

小明想利用以下提供的器材測量兩只小燈泡的電功率（小燈泡的額定電壓分別為2.5V、3.8V，阻值均約為10Ω）．所提供的器材分別有：電流表、電壓表、電源（電壓約為6V）各一個，開關(guān)兩個，滑動變阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）兩個，導線基于條．
（1）請按要求在圖中用筆畫線代替導線把電路連接完整

（2）開關(guān)在閉合前滑動變阻器的滑片應在________端（選填“左”或“右”），小明在連線過程中，開關(guān)應該是________的．按符合設計要求的電路圖正確連接電路后，閉合其中一個開關(guān)時發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光過暗．為了完成實驗，他應該將滑動變阻器的滑片往________（選填“左”或“右”）調(diào)．
（3）滑動變阻器應該選擇________．
（4）小明依據(jù)正確的實驗記錄的數(shù)據(jù)，畫出了通過額定電壓為2.5V小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關(guān)系曲線，如圖所示．則這只小燈泡的額定功率是________W，此時電阻為________Ω．
（5）由圖可知，通過小燈泡的電流與它兩端的電壓不成正比，其原因是________．
（6）若這兩個小燈泡正常發(fā)光的電阻阻值相同，選測額定電壓為“2.5V”的小燈泡的額定功率后，再測定額定電壓為“3.8V”的小燈泡的額定功率，應該將滑動變阻器的滑片往________（選填“左”或“右”）調(diào)，此過程中電流表的示數(shù)將________．

Answer 1

解：（1）因為燈泡的額定功率分別為2.5V和3.8V，所以電壓表選擇15V量程；燈泡的阻值均為10Ω，由歐姆定律可得，通過兩個燈泡的電流分別為0.25A和0.38A，因此電流表選擇0.6A量程；
從電源正極開始，使兩個燈泡并聯(lián)，開關(guān)分別控制兩個燈泡，電流表串聯(lián)在干路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，滑動變阻器串聯(lián)在路中保護電路和條件燈泡兩端電壓．如下圖所示

（2）為了更好的保護電路，滑動變阻器的滑片應滑至電阻最大處，即最左端；連接電路時，為了避免電路元件受損，開關(guān)要斷開；為了使燈泡正常發(fā)光，需調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使燈泡兩端電壓增大，即使滑動變阻器接入電路的阻值減小，因此將滑片向右移動；
（3）因為燈泡的阻值為10Ω，電源電壓為6V；選擇“10Ω 2A”的滑動變阻器，當滑片移至最大阻值時，燈泡阻值和滑動變阻器兩端電壓相等，即燈泡兩端電壓的最小值3V，而其中一個燈泡的額定電壓為2.5V，因此該滑動變阻器無法測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率，故選“50Ω，1A”的滑動變阻器；
（4）圖象中電壓2.5V對應的電流約為0.25A，因此，其額定功率為P=UI=2.5V×0.25A=0.625W，電阻R===10Ω；
（5）從圖中的曲線可以判斷出，燈絲的電阻不是固定的，它隨著溫度的升高而增大．
（6）移動滑片使滑動變阻器接入電路的阻值減小，因此滑片需向右移動；由于電路中總電阻減小，所以電路中電流將增大，即電流表示數(shù)變大．
分析：（1）為了測出兩個燈泡的額定功率，需讓兩個燈泡并聯(lián)，兩個開關(guān)分別控制兩條支路，電流表串聯(lián)在干路中測量通過燈泡的電流，滑動變阻器串聯(lián)在電路中調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（2）連接電路時，為了避免電路元件受損，開關(guān)要斷開，應將滑動變阻器調(diào)到最大阻值．燈泡亮度較暗，說明燈泡兩端電壓較小，需調(diào)節(jié)滑動變阻器使電路中的電流增大，因此使滑動變阻器接入電路的阻值減小；
（3）根據(jù)電源電壓和燈泡的電阻以及滑動變阻器的最大阻值選擇滑動變阻器；
（4）燈泡的額定功率就是在額定電壓下的功率，因此可從圖中讀出數(shù)據(jù)，利用P=UI和R=求出燈泡的額定功率和電阻；
（5）燈泡燈絲的阻值會隨溫度的變化而變化，因此是不可能完全成正比的；
（6）為了使電壓表示數(shù)由2.5V變?yōu)?.8V，需增大燈泡兩端電壓，即使電路中的電流增大，則滑動變阻器接入電路的阻值需減小，直到小燈泡電壓達到額定電壓3.8V．
點評：（1）設計電路圖關(guān)鍵是要明確實驗的原理，知道各個元件在電路中發(fā)揮的作用；
（2）知道要測量和最終算出哪些數(shù)據(jù)，這就是我們要在實驗表格中記錄的內(nèi)容；
（3）實驗中選擇的器材要符合實驗的要求才行，包括滑動變阻器的阻值、電表的量程、小燈炮的規(guī)格等；
（4）本實驗利用的原理是功率的公式P=UI，這是我們必須明確的；
（5）小燈炮燈絲的阻值會隨溫度的升高而增大，這也是一條普遍的規(guī)律，是我們應該了解的．