Question

16．某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)定小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)．被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A     0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω    0.5A）、R₂（50Ω    0.5A）、R₃（500Ω 1A）．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的電路圖如圖甲所示：

（1）請(qǐng)你根據(jù)電路要求用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他在圖甲中完成實(shí)物電路的連接．要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，燈泡變亮．
（2）最合適的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂（選填R₁、R₂、R₃）．
（3）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來(lái)的操作是調(diào)零．
（4）經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置，電流表和電壓表的示數(shù)如圖丙所示，此時(shí)小燈泡的電阻是8.18Ω（電阻計(jì)算的結(jié)果保留二位小數(shù)），燈泡的實(shí)際功率是0.396W．
（5）改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流和它兩端的電壓，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，同學(xué)們畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象（如圖�。�，根據(jù)圖象提供的信息，算出小燈泡的額定功率為0.625W，小燈泡燈絲電阻隨電壓增大而增大（選填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器要串聯(lián)在電路中，且按“一上一下”的方式接入電路；
（2）選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動(dòng)變阻器的最大電阻和電路通過(guò)的最大電流考慮：滑動(dòng)變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動(dòng)變阻器的最大阻值．滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流大于電路最大電流．
（3）實(shí)驗(yàn)前，要看電表的指針是否指零刻度，不在零刻度要進(jìn)行調(diào)零．
（4）電流表和電壓表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)．
知道燈泡電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算電阻，根據(jù)P=UI計(jì)算功率功率．
（5）在圖象上找到燈泡2.5V下的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
燈絲的電阻受溫度影響很大，隨溫度的升高而增大．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器要按“一上一下”的方式串聯(lián)接入電路，滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，小燈泡變亮，
說(shuō)明此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的B接線柱與小燈泡的右接線柱連接，如圖所示：

（2）燈泡正常工作時(shí)電流為I_L=$\frac{U'}{R'}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
測(cè)定燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)得，燈泡正常工作時(shí)，
滑動(dòng)變阻器電壓為：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，滑動(dòng)變阻器電阻為：R'=$\frac{U}{I'}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻，“5Ω  0.5A”電阻太小，“500Ω  1A”電阻太大．“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器電阻和電流都合適．
（3）實(shí)驗(yàn)前，電流表指針沒有在零刻度，需要調(diào)零；
（4）燈泡電流大約為0.25A，電流表使用0～0.6A量程，燈泡額定電壓為2.5V，電壓表使用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．
（5）在圖象中查得，燈泡在2.5V下的電流為0.25A，所以P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W．燈絲的電壓增大，溫度升高，電阻增大．
故答案為：（1）如圖；（2）R₂；（3）調(diào)零；（4）8.18；0.396；（5）0.625；增大．

點(diǎn)評(píng) 本題的重點(diǎn)、難點(diǎn)在于電壓表、電流表量程的選擇和滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇：
電壓表的量程由燈泡的額定電壓來(lái)判斷；
電流表的量程由燈泡的額定電流大約值來(lái)判斷；                      
滑動(dòng)變阻器要考慮滑動(dòng)變阻器的電阻和電流，滑動(dòng)變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的電流大于電路最大電流．