题目内容

11．一额定电压是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）小明设计了图甲所示电路图，你认为应选用规格为“50Ω 0.5A”的滑动变阻器．
（2）图乙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，将图乙的电路补充连接后，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．具体原因是变阻器接的是下面两个接线柱．
（4）小明排除故障后，继续实验，当电压表的示数为6V时，电流表的示数为0.32A，则小灯泡的额定功率是1.92W．
（5）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，如图丙所示．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．

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）根据现象判断电路电阻太大，而滑阻移动不能改变电路电流，所以判断出滑阻下面的两个接线柱接入电路，只起了一个定值电阻的作用，起不到改变电压的作用．
（4）根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（5）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=IR=IL=0.3A，
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）灯泡发光较暗，电压表、电流表均有示数，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，说明滑动变阻器同时接到下面两个接线柱上（滑动变阻器接成了定值电阻）；
（4）灯泡的额定功率：P=UI=6V×0.32A=1.92W；
（5）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；
（3）变阻器接的是下面两个接线柱； 
（4）1.92；
（5）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、电路故障分析、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．

练习册系列答案
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（2）比较乙、丙两图可得出结论：在压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显．
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（1）实验中通过观察的木块被推出的距离大小，来判断小球重力势能的大小．
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（3）实验中为了探究重力势能与物体的质量的关系，要选用上述图乙，具体的操作方法是让小球从相同（填“相同”或“不相同”）的高度由静止滚下．
（4）为了探究重力势能与物体的高度的关系，要选用上述图甲，具体的操作方法是让小球从不同（填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下．
（5）通过比较分析可以得出的结论是重力势能的大小与物体的质量和高度有关．
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位置ABBCCDACAD
电压U/V03V03V
若电路中仅有一处发生故障，根据表中数据可知，发生故障的电路元件为L2（选填“L1”、“L2”或“S”），该故障为断路（选填“短路”或“断路”）．粗心的小欣同学忘了记录当电压表接在AC两点时的数据，你认为电压表接AC两点时的测量结果为3V．
16．在“测小灯泡电功率”的实验中，实验室为每个小组提供的器材有：电压恒为5V的电源一个，电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）各一个，开关一个，标有“20Ω　1A”的滑动变阻器一个，导线若干，额定电压为3.8V小灯泡一个．实验前电压表与电流表均已调零．
第一小组的同学实验时按如图甲所示方式连接电路．

（1）闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡短路．
（2）排除故障后，调节滑片到某一位置时，灯恰好正常发光．此时电流表的示数如图乙，则小灯泡的额定功率为1.52W．
（3）该小组的同学们经过多次实验，记录了多组电压与电流值，并绘出如图丙所示图象．通过分析图象，发现小灯泡灯丝电阻是变化的，这是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（4）第二小组的同学在实验中发现，本组的电压表0～15V的量程已损坏，而0～3V的量程可以使用．经过研究设计了如图丁所示电路，完成了小灯泡功率的测量．实验时，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为1.2V时，小灯泡正常发光；为保证电表不超量程，小灯泡不超额定值，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3-12．
3．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）

（1）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．
A．“10Ω，0.5A”的滑动变阻器    B．“50Ω，0.5A”的滑动变阻器
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是小灯泡断路了．
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定率，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动．
（4）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图丙所示），分析图象可知：
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