Question

17．一个额定电压是6V的小灯泡，其正常工作时通过的电流约为0.3A．小组想测定这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：电流表、电压表、开关各一个，两个规格分别为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”的滑动变阻器，导线若干，电源一只（电压为12V）．

（1）小组设计了如图a电路图，通过分析你认为小明应选用规格为50Ω0.5A的滑动变阻器．
（2）图b已连接了部分电路，请你根据图a所示电路图，用笔画线代替导线，将电路连接完整，使滑片向左移动时灯变亮．
（3）小组正确选择了滑动变阻器，将图b的电路补充连接后，闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数．任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）且小于6V，可能是滑动变阻器连接时，将滑动变阻器的下面两个接线柱连入电路；若灯不亮，电流表示数为0，而电压表的示数接近电源电压，可能故障是小灯泡灯丝断了．
（4）小组排除故障后，继续实验．在实验过程中，应注意观察电压表的示数，当它的示数为6V时，表明灯正常发光，记下此时电流表的示数．
（5）小组又通过实验测得小灯泡电流随电压变化曲线如图c．由图可知，小灯泡的额定功率是1.8W．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路特点及欧姆定律，求出灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器的规格．
（2）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，把灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，连线时注意电压表正负接线柱不要接反，注意滑动变阻器的接法．
（3）①灯泡发光较暗，说明灯泡实际功率较小，电路电流较小，电路电阻较大；移动滑片，电压表示数不变，说明滑动变阻器阻值不变，滑动变阻器接下面两个接线柱，成为定值电阻；
②电压表有示数说明电压表两接线柱与电源之间是通路，电流表无示数、灯泡不亮说明电路断路，即电压表并联的部分断路．
（4）实验过程中，要注意电压表示数，当电压表示数等于灯泡额定电压时，灯泡正常发光．
（5）由I-U图象找出灯泡额定电压对应的电流，然后由电功率公式求出灯泡额定电功率；由I-U图象找出电流为0.25A对应的电压，然后由电功率公式求出灯泡的实际功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=12V-6V=6V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω＞10Ω，滑动变阻器应选50Ω  0.5A”．
（2）灯泡额定电压是6V，电压表应选0～15V量程，灯泡正常发光时的电流为0.3A，
电流表应选0～0.6A量程，灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，电路图如图所示：

（3）灯泡发光较暗，电流表有示数说明电流太小，滑动变阻器的阻值太大，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变说明滑动变阻器滑动变阻器同时接到下面两个接线柱上（滑动变阻器接成了定值电阻）；
电压表有示数说明电压表两接线柱与电源之间是通路，电流表无示数、灯泡不亮说明电路断路，即电压表并联的灯泡的灯丝断了；
（4）在实验过程中，眼睛应注意观察电压表当电压表示数是6V时，表明灯正常发光，记下此时电流表的示数．
（5）由图C的I-U图象可知，灯泡额定电压6V对应的电流是0.3A，灯泡额定功率P_额=U_额I_额=6V×0.3A=1.8W；
故答案为：（1）“50Ω  0.5A”；
（2）见上图；
（3）下面两个；小灯泡灯丝断了；
（4）电压表；6V；
（5）1.8．

点评 本题考查了滑动变阻器的选择、连接电路图、实验现象分析、求灯泡电功率等问题，是实验的常考问题；连接电路图时，注意电表量程的选择，注意电压表正负接线柱不要接反；由I-U图象找出电压对应的电流是求电功率的前提与关键．