Question

14．一個額定電壓是6V的小燈泡，其正常工作時通過的電流約為0.3A．小明想測定這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材：電流表、電壓表、開關各一個，三個規(guī)格分別為“10Ω lA”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 1A”的滑動變阻器，導線若干，電源（電壓為12V）．

（1）小明設計了如圖1所示電路圖，通過分析認為小明應選用規(guī)格為50Ω 0.5A的滑動變阻器．
（2）實物圖（圖2）已連接了部分電路，請你根據(jù)電路圖用筆畫線代替導線，將電路連接完整．
（3）小明正確選擇了滑動變阻器，將圖2的電路補充連接后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）且小于6V．具體原因是滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱上．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實驗，當電壓表的示數(shù)為6V時，電流表的示數(shù)（如圖3所示）為0.32A，小燈泡的額定功率是1.92W．
（5）不改變上面連好的電路，還可以完成的實驗有：伏安法測電阻的實驗（寫出一個即可）．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時，燈泡電壓等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出接入電路的滑動變阻器的阻值，根據(jù)此時接入電路的滑動變阻器的阻值及允許通過的最大電流選擇滑動變阻器，滑動變阻器的最大阻值應略大于接入電路的阻值．
（2）滑動變阻器按一上一下串聯(lián)在電路中．
（3）根據(jù)現(xiàn)象判斷電路電阻太大，而滑阻移動不能改變電路電流，所以判斷出滑阻下面的兩個接線柱接入電路，只起了一個定值電阻的作用，起不到改變電壓的作用．
（4）閉合開關前，防止電路中電流過大、燒壞用電器，保護電路的滑動變阻器處于最大阻值處；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)的大小，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
（5）測出電壓和電流，根據(jù)P=UI能測量電功率，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$測量電阻．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_燈=12V-6V=6V，此時滑動變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，電路電流是0.3A，因此應選規(guī)格為“50Ω  0.5A”的滑動變阻器．
（2）滑動變阻器按一上一下的原則與電流表串聯(lián)，如下圖所示：

（3）燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)說明電流太小，滑動變阻器的阻值太大，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變說明滑動變阻器滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱上（滑動變阻器接成了定值電阻）．
（4）由圖知，電流表使用的量程是0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)是0.32A；
燈泡的額定功率P=UI=6V×0.32A=1.92W．
（5）電壓表測量測量電壓，電流表測量電流，根據(jù)P=UI能測量電功率，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$能測量電阻，所以這個電路圖既能測量電功率，也能測量電阻．
故答案為：（1）50Ω  0.5A；（2）如上圖所示；（3）滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱上；（4）0.32；1.92；（5）伏安法測電阻的實驗．

點評 本題是測定小燈泡額定功率的實驗，考查了電路的連接、滑動變阻器的使用、電表的讀數(shù)及電功率的計算，滑阻變阻器的正確選擇是本題的關鍵，要從通過的電流和分擔的電壓兩個方面來分析，確定該使用哪個滑阻．