Question

11．某班同學(xué)到實驗室做“測定小燈泡功率”的實驗．被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．實驗室有如下器材：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，導(dǎo)線若干，滑動變阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（50Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同學(xué)們設(shè)計的電路如圖甲所示：

（1）最合適的滑動變阻器應(yīng)選用R₂．（選填R₁、R₂、R₃）
（2）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是把指針調(diào)至零刻線；．
（3）經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動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，則此時通過小燈泡的電流是0.22A，燈泡兩端的電壓是1.8V，此時小燈泡的電阻是8.18Ω（電阻計算的結(jié)果保留二位小數(shù)），燈泡的實際功率是0.396W．
（4）改變滑動變阻器的阻值，多次測量通過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）選擇滑動變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動變阻器的最大電阻和電路通過的最大電流考慮：
滑動變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動變阻器的最大阻值．滑動變阻器允許通過的最大電流大于電路最大電流；
（2）由圖乙知電流表指針沒有指在零刻度線上，應(yīng)對電流表進行調(diào)零，使指針指在零刻度線上；
（3）電流表與電壓表的讀數(shù)時，先要認(rèn)清量程，分度值，根據(jù)指針位置讀數(shù)；利用電阻、電功率計算公式計算；
（4）在圖象上找到燈泡2.5V下的電流，根據(jù)P=UI計算額定功率．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）測定燈泡功率的實驗中，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點得，燈泡正常工作時，
燈泡正常工作時電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動變阻器電壓為：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器電阻為：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動變阻器電阻，“5Ω 0.5A”電阻太小，“500Ω 1A”電阻太大．“50Ω 0.5A”的滑動變阻器電阻和電流都合適，故選R₂；
（2）由圖乙知電流表指針沒有指在零刻度線上，則接下來的操作是把指針調(diào)至零刻線；
（3）電流表分度值0.02A，指針在0.2A右側(cè)第1個小格，示數(shù)為：0.2A+1×0.02A=0.22A；
電壓表分度值是0.1V，指針在1V右側(cè)第8個小格出，示數(shù)為：1V+8×0.1V=1.8V；
小燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.22A}$=8.18Ω；
小燈泡的電功率：P=UI=1.8V×0.22A=0.396W；
（4）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）R₂；（2）把指針調(diào)至零刻線；（3）0.22；1.8；8.18；0.396；（4）0.625；增大．

點評 本題考查了電流表量程的選擇和連接以及讀數(shù)、電壓表的讀數(shù)、滑動變阻器的連接和使用即利用電壓和電流值計算電阻和電功率等，這些知識點是伏安法測功率中最常見的內(nèi)容，也是常考的內(nèi)容．