Question

11．某班同学到实验室做“测定小灯泡功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（50Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同学们设计的电路如图甲所示：

（1）最合适的滑动变阻器应选用R₂．（选填R₁、R₂、R₃）
（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是把指针调至零刻线；．
（3）经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图丙所示，则此时通过小灯泡的电流是0.22A，灯泡两端的电压是1.8V，此时小灯泡的电阻是8.18Ω（电阻计算的结果保留二位小数），灯泡的实际功率是0.396W．
（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，同学们画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丁），根据图象提供的信息，算出小灯泡的额定功率为0.625W，小灯泡灯丝电阻随电压增大而增大．（选填“增大”“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路通过的最大电流考虑：
滑动变阻器的最大阻值要稍大于电路需要滑动变阻器的最大阻值．滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流；
（2）由图乙知电流表指针没有指在零刻度线上，应对电流表进行调零，使指针指在零刻度线上；
（3）电流表与电压表的读数时，先要认清量程，分度值，根据指针位置读数；利用电阻、电功率计算公式计算；
（4）在图象上找到灯泡2.5V下的电流，根据P=UI计算额定功率．灯丝的电阻受温度影响很大，随温度的升高而增大．

解答 解：（1）测定灯泡功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，
灯泡正常工作时电流为I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑动变阻器电压为：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器电阻为：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω 0.5A”电阻太小，“500Ω 1A”电阻太大．“50Ω 0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适，故选R₂；
（2）由图乙知电流表指针没有指在零刻度线上，则接下来的操作是把指针调至零刻线；
（3）电流表分度值0.02A，指针在0.2A右侧第1个小格，示数为：0.2A+1×0.02A=0.22A；
电压表分度值是0.1V，指针在1V右侧第8个小格出，示数为：1V+8×0.1V=1.8V；
小灯泡的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.22A}$=8.18Ω；
小灯泡的电功率：P=UI=1.8V×0.22A=0.396W；
（4）在图象中查得，灯泡在2.5V下的电流为0.25A，
所以P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W．
灯丝的电压增大，温度升高，电阻增大．
故答案为：（1）R₂；（2）把指针调至零刻线；（3）0.22；1.8；8.18；0.396；（4）0.625；增大．

点评 本题考查了电流表量程的选择和连接以及读数、电压表的读数、滑动变阻器的连接和使用即利用电压和电流值计算电阻和电功率等，这些知识点是伏安法测功率中最常见的内容，也是常考的内容．