Question

2．某班同学到实验室做“测量小灯泡功率”的实验．被测灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一个、导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）R₂（50Ω 0.5A）R₃（500Ω 1A）．同学问设计的电路如图甲所示：

（1）最适合的滑动变阻器应选R₂（填“R₁”“R₂”或“R₃”）
（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是把指针调至零刻线（调零）．
（3）经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图丙所示，则此时小灯泡的电阻是8.18Ω（保留两位小数），灯泡的功率为0.396W．
（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，同学们画出了小灯泡中的电流随其两端电压变化的关系图象（如图丁），根据图象提供的信息，算出小灯泡的额定功率为0.625W，小灯泡的电阻随电压增大而增大（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路通过的最大电流考虑：
滑动变阻器的最大阻值要稍大于电路需要滑动变阻器的最大阻值．滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流．
（2）实验前，要看电表的指针是否指零刻度，不在零刻度要进行调零．
（3）电流表和电压表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道灯泡电压和电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻，根据P=UI计算功率．
（4）在图象上找到灯泡2.5V下的电流，根据P=UI计算额定功率．灯丝的电阻受温度影响很大，随温度的升高而增大．

解答 解：灯泡正常工作时电流为I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
测定灯泡功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，
滑动变阻器电压为：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器电阻为：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω  0.5A”电阻太小，“500Ω  1A”电阻太大．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适．
（2）实验前，电流表指针没有在零刻度，需要调零．
（3）灯泡电流大约为0.25A，电流表使用0～0.6A量程，
灯泡额定电压为2.5V，电压表使用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）在图象中查得，灯泡在2.5V下的电流为0.25A，
所以P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W．
灯丝的电压增大，温度升高，电阻增大．
故答案为：（1）R₂；（2）把指针调至零刻线（调零）；（3）8.18；0.396；（4）0.625；增大．

点评 本题的重点、难点在于电压表、电流表量程的选择和滑动变阻器规格的选择：
电压表的量程由灯泡的额定电压来判断；
电流表的量程由灯泡的额定电流大约值来判断；                      
滑动变阻器要考虑滑动变阻器的电阻和电流，滑动变阻器的电阻在电路是否够用，但又不能太大；滑动变阻器允许通过的电流大于电路最大电流．