Question

14．一个额定电压是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，实验室中有如下器材：电流表、电压表、开关各一个，三个规格分别为“10Ω lA”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 1A”的滑动变阻器，导线若干，电源（电压为12V）．

（1）小明设计了如图1所示电路图，通过分析认为小明应选用规格为50Ω 0.5A的滑动变阻器．
（2）实物图（图2）已连接了部分电路，请你根据电路图用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（3）小明正确选择了滑动变阻器，将图2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．具体原因是滑动变阻器同时接到下面两个接线柱上．
（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（如图3所示）为0.32A，小灯泡的额定功率是1.92W．
（5）不改变上面连好的电路，还可以完成的实验有：伏安法测电阻的实验（写出一个即可）．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时，灯泡电压等于额定电压，根据串联电路的特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出接入电路的滑动变阻器的阻值，根据此时接入电路的滑动变阻器的阻值及允许通过的最大电流选择滑动变阻器，滑动变阻器的最大阻值应略大于接入电路的阻值．
（2）滑动变阻器按一上一下串联在电路中．
（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）闭合开关前，防止电路中电流过大、烧坏用电器，保护电路的滑动变阻器处于最大阻值处；根据电流表的量程和分度值读出示数的大小，根据P=UI求出灯泡的额定功率．
（5）测出电压和电流，根据P=UI能测量电功率，根据R=$\frac{U}{I}$测量电阻．

解答 解：（1）小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_灯=12V-6V=6V，此时滑动变阻器接入电路的电阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，电路电流是0.3A，因此应选规格为“50Ω  0.5A”的滑动变阻器．
（2）滑动变阻器按一上一下的原则与电流表串联，如下图所示：

（3）灯泡发光较暗，电流表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）由图知，电流表使用的量程是0～0.6A，分度值为0.02A，示数是0.32A；
灯泡的额定功率P=UI=6V×0.32A=1.92W．
（5）电压表测量测量电压，电流表测量电流，根据P=UI能测量电功率，根据R=$\frac{U}{I}$能测量电阻，所以这个电路图既能测量电功率，也能测量电阻．
故答案为：（1）50Ω  0.5A；（2）如上图所示；（3）滑动变阻器同时接到下面两个接线柱上；（4）0.32；1.92；（5）伏安法测电阻的实验．

点评 本题是测定小灯泡额定功率的实验，考查了电路的连接、滑动变阻器的使用、电表的读数及电功率的计算，滑阻变阻器的正确选择是本题的关键，要从通过的电流和分担的电压两个方面来分析，确定该使用哪个滑阻．