Question

一只額定電壓是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，實驗室有如下器材：電源（電壓為12V）、電流表、電壓表、開關各一只，三只規格分別為“20Ω 1A”“50Ω　0.5A”和“100Ω 0.2A”的滑動變阻器，導線若干．
（1）小明設計了圖所示電路圖，你認為應選用規格為 ______的滑動變阻器．

（2）圖中已連接了部分電路．請你根據電路圖，將電路連接完整．

（3）小明正確選擇了滑動變阻器，將圖的電路補充連接后，閉合開關，發現燈泡發光較暗，電流表有示數，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變（示數不為零）且小于6V．具體原因是 ______．

（4）小明排除故障后，繼續實驗，當電壓表的示數為6V時，電流表的示數如圖所示，通過小燈泡的電流為 ______A，小燈泡的額定功率是 ______W．

（5）做完實驗后，小明將測燈泡實際功率實驗與以前做過的測某一固定電阻阻值的實驗進行比較，發現這兩個實驗有許多相似的地方，也有不同之處．請你寫出一個不同之處：______．
（6）小明根據測量燈泡實際功率的多組實驗數據，作出了I-U圖象，如圖所示．

結果發現圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓不成正比，這是因為 ______．

Answer 1

解：（1）燈泡正常工作電流為0.3A，所以滑阻“100Ω 0.2A”不適合，又因為燈泡電阻為20Ω，和“20Ω 1A”的最大電阻相等，這樣滑阻最大阻值接入電路才能分擔6V電壓，起不到改變電壓的作用，故應選“50Ω 0.5A”這一個．
（2）滑阻上面接線柱沒連入電路，電壓表要并聯入電路．

（3）發現燈泡發光較暗，電流表有示數，說明電流很小電路電阻很大，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變（示數不為零），說明滑阻阻值不變，起不到改變電流的作用，所以判斷滑阻是以定值電阻的形式接入電路．
（4）根據電流表量程和分度值可知I=0.32A，則功率P=UI=0.32A×6V=1.92W
（5）電功率多次測量的目的是探討燈泡明暗的決定因素，而測量定值電阻時多次測量是要取平均值，減小測量誤差．
（6）燈絲的電阻隨溫度變化，當電壓變大電流變大時，燈泡亮度變亮，這時溫度升高，電阻阻值變大，造成電流升高變慢，所以不是直線．
故答案為：（1）“50Ω 0.5A”；（2）如上圖；
（3）滑阻是以定值電阻的形式接入電路；（4）0.32A、1.92W；
（5）多次測量是否要取平均值；（6）燈絲的電阻隨溫度變化．
分析：（1）要從滑阻允許通過的最大電流和所能分擔的最大電壓來分析三個滑阻是否合適．
（2）滑阻和電壓表還沒有完全接好，要根據滑阻和電壓表的使用原則把它兩個接入電路．注意導線不能交叉．
（3）發現燈泡發光較暗，電流表有示數，說明電流很小電路電阻很大，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變（示數不為零），說明滑阻阻值不變，起不到改變電流的作用，所以判斷滑阻是以定值電阻的形式接入電路．
（4）根據電流表所接的量程和指針位置讀出電流值，然后用公式P=UI計算就可．
（5）測量電功率時不用求平均功率，而對于定值電阻的測量需要多次測量求平均值．
（6）圖象不是直線而且電流隨電壓的變大而增長的速度變慢，可判斷溫度升高后電阻變大，造成電路增長變慢，圖象不再是直線．
點評：這時一道考查知識很全面的實驗題，要對每一個知識點分析，包括滑阻使用、功率計算、滑阻選擇、實驗影響因素等．