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．
小梦在探究“动能大小与质量关系”时将实验改成如图所示的装置，她利用质量不同的铁球将该弹簧压缩相同程度后静止释放，让铁球去撞击同一木块，再通过观察铁球推动木块的距离，从而得出结论．
小欣同学在做“探究串联电路中电压的规律”实验时，连接了如图所示的电路，闭合开关后，发现两灯均不亮，经检查，电路连接正确．小欣同学用电压表检查该电路的故障，测量结果如表格所示． | 位置 | AB | BC | CD | AC | AD |
| 电压U/V | 0 | 3V | 0 | 3V |
如图所示是一台锅炉的供水自动控制装置图，小水箱与锅炉相连，当锅炉用去一定量的水时，水箱中水面下降，塞子B与进水管口分离，自来水补充进入水箱，当OC呈水平状态时，塞子B刚好能够顶住自来水进口停止向水箱供水．该设计中用到的主要物理知识是杠杆平衡原理、阿基米德原理（写出两点即可）．假设B的面积为10cm2，自来水的压强为5×l05Pa，OC：OD=5：1，则塞子B要想顶住自来水进口停止向水箱供水，则C球的体积至少为0.01m3．