Question

7．一只额定电压是6V的小灯泡，其正常工作时通过的电流约为0.3A．小明想测定这个小灯泡的额定功率，实验室有如下器材：电源（电压为12V）、电流表、电压表、开关各一只，三只规格分别为“20Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“100Ω 0.2A”的滑动变阻器，导线若干．

①小明设计了图1所示电路图，你认为应选用规格为50Ω0.5A的滑动变阻器．
②图2中已连接了部分电路．请你根据电路图，将电路连接完整．
③小明正确选择了滑动变阻器，将图2的电路补充连接后，闭合开关，当电压表的示数为6V时，电流表的示数如图3所示，小灯泡的额定功率是1.92W．
④小明根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U 图象，如图4所示．结果发现图线不是直线，这表明灯泡的电流与电压不成正比，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大．

Answer 1

分析 ①由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器连入的阻值，从而确定变阻器的规格；
②实验中，灯泡、变阻器和电流表应串联，由灯泡正常工作电流确定电流表量程；
③根据P=UI求出灯泡的额定功率；
④灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的真正原因．

解答 解：
①测量小灯泡的电功率实验中，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压，电流表测电路中电流；
由题知，灯泡正常发光时电路中电流约为0.3A，由串联电路特点可知：
I=I_R=I_L=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此时变阻器连入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.3A}$=20Ω，这是滑动变阻器连入电路的最小阻值；
所以应选择滑动变阻器的规格为50Ω 0.5A；
②测定小灯泡的额定功率实验中，灯泡、变阻器和电流表应串联，由灯泡正常工作电流为0.3A，所以电流表选用0～0.6A量程，变阻器“一上一下”接入电路，如图所示：

③灯泡的额定功率：P=UI=6V×0.32A=1.92W；
④灯泡的I-U图象是一条曲线，说明灯泡的电阻值是变化的，不是定值，
这是因为电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大，所以图线不是直线．
故答案为：①“50Ω  0.5A”；
②见上图；
③1.92；
④灯丝的电阻随温度的升高而增大．

点评 本题考查了实物连接、电流表的读数、功率的计算、灯丝电阻与温度的关系等问题，都是常考问题，要掌握好，本题属于中档题．