Question

5．某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測定小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)．被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A  0～3A）、電壓表（0～3A  0～15A）、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（50Ω 0.5A）、R₃（500Ω 1A）．同學(xué)們設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示：

（1）最合適的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₂（填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．
（2）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，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（調(diào)零）．
（3）經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置，電流表與電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則此時(shí)通過小燈泡的電流是0.22A，燈泡兩端的電壓是1.8V，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率是0.396W．
（4）改變滑動(dòng)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．

Answer 1

分析 （1）選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動(dòng)變阻器的最大電阻和電路通過的最大電流考慮：滑動(dòng)變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動(dòng)變阻器的最大阻值．滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流大于電路最大電流．
（2）實(shí)驗(yàn)前，要看電表的指針是否指零刻度，不在零刻度要進(jìn)行調(diào)零．
（3）電流表和電壓表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)．知道燈泡電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算電阻，根據(jù)P=UI計(jì)算功率功率．
（4）在圖象上找到燈泡2.5V下的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．

解答 解：（1）燈泡正常工作時(shí)電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
測定燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)得，燈泡正常工作時(shí)，
滑動(dòng)變阻器電壓為：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器電阻為：R'=$\frac{U'}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻，“5Ω  0.5A”電阻太小，“500Ω  1A”電阻太大．“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器電阻和電流都合適．
（2）實(shí)驗(yàn)前，電流表指針沒有在零刻度，需要調(diào)零．
（3）電流表使用0～0.6A量程，電流表示數(shù)為0.22A，電壓表使用0～3V量程，電壓表示數(shù)為1.8V，此時(shí)燈泡的功率為：P'=U_L′I_L′=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．
故答案為：（1）R₂；（2）把指針調(diào)至零刻線（調(diào)零）；（3）0.22；1.8；0.396；（4）0.625．

點(diǎn)評 本題的重點(diǎn)、難點(diǎn)在于電壓表、電流表量程的選擇和滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇：電壓表的量程由燈泡的額定電壓來判斷；電流表的量程由燈泡的額定電流大約值來判斷；     
滑動(dòng)變阻器要考慮滑動(dòng)變阻器的電阻和電流，滑動(dòng)變阻器的電阻在電路是否夠用，但又不能太大；滑動(dòng)變阻器允許通過的電流大于電路最大電流．