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________(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________.
(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________A,灯泡两端的电压是________V,此时小灯泡的电阻是________Ω(电阻计算的结果保留二位小数),灯泡的实际功率是________W.
(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________W,小灯泡灯丝电阻随电压增大而________(选填“增大”“减小”或“不变”)
解:灯泡正常工作时电流为IL===0.25A.
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,
滑动变阻器电压为:U'=U-UL=6V-2.5V=3.5V,
滑动变阻器电阻为:R'===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.
(2)实验前,电流表指针没有在零刻度,需要调零.
(3)灯泡电流大约为0.25A,电流表使用0~0.6A量程,
灯泡额定电压为0.25V,电压表使用0~3V量程,
RL′===8.18Ω,
P'=UL′IL′=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(调零);(3)0.22;1.8;8.18;0.396;(4)0.625;增大.
(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)实验前,要看电表的指针是否指零刻度,不在零刻度要进行调零.
(3)电流表和电压表读数:首先确定使用的量程,然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数.
知道灯泡电压和电流,根据R=计算电阻,根据P=UI计算功率功率.
(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.
点评:本题的重点、难点在于电压表、电流表量程的选择和滑动变阻器规格的选择:
电压表的量程由灯泡的额定电压来判断;
电流表的量程由灯泡的额定电流大约值来判断;
滑动变阻器要考虑滑动变阻器的电阻和电流,滑动变阻器的电阻在电路是否够用,但又不能太大;滑动变阻器允许通过的电流大于电路最大电流.