Question

小明手頭有一個額定電壓是6V、正常工作電流約為0.3A的小燈泡，他想測定這個小燈泡的額定功率．小明設計了如圖甲所示的電路，已知滑動變阻器上標有為“50Ω5A”的字樣，電源電壓恒為12V．
（1）當小明剛正確連接完所有的導線，燈泡立即發光，且亮度很大，其原因是________和________．
（2）實驗過程中，小明邊調節滑動變阻器，邊觀察電壓表示數，當電壓表示數為6V時，他觀察到電流表示數如圖乙所示，此時通過燈泡的電流為________A，該燈泡的額定功率為________W．
（3）現有一個電阻元件R₀，它可能是由金屬材料制成的，其電阻隨溫度的升高而增大，也可能是由半導體材料制成的，其電阻隨溫度的升高而減小．現利用本實驗所選器材和電路（將圖甲中燈泡換成R₀，其它器材均不變）對該元件進行測試，測得通過R₀電流與加在它兩端的電壓數據如下表所示：

a．根據表中數據，判斷元件R₀可能是由上述________（金屬/半導體）材料制成的，其理由是________．
b．實驗中當電流表讀數為1.25A時，滑動變阻器消耗的電功率是________W．

Answer 1

解：（1）小明剛正確連接完所有的導線，燈泡立即發光，說明連接電路時，開關沒有處于斷開狀態；亮度很大，說明電路中電流很大，電源電壓一定時，電阻很小，滑動變阻器沒有處于最大阻值處．
（2）電流表使用的量程是0～0.6A，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，示數是0.32A．
燈泡的額定電壓是6V，額定電流是0.32A，則燈泡的額定功率P=UI=6V×0.32A=1.92W．
（3）a、由測試數據根據公式P=UI可得熱功率越來越大，而電阻R=越來越小，說明電阻隨溫度的升高而減小，所以是半導體材料制成的．
b、如圖，R₀與滑動變阻器串聯，當I=1.25A時，查表可知R₀兩端的電壓為：U₁=4V
∴滑動變阻器兩端為：U₂=U-U₁=12V-4V=8V，
滑動變阻器消耗的電功率：P₂=U₂I=8V×1.25A=10W．
故答案為
（1）沒有斷開開關　　　沒有將滑動變阻器移動到最大阻值的地方
（2）0.32 1.92W
（3）a．半導體　　隨著電流增大，元件R₀的發熱功率越大時，電阻值越小
b．10
分析：（1）小明剛正確連接完所有的導線，燈泡立即發光，說明連接電路時，開關沒有處于斷開狀態，亮度很大，說明電路中電流很大，電阻很小，滑動變阻器沒有處于最大阻值處．
（2）電流表的讀數：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數．
（3）由圖數據，結合R=可計算出電阻的大小，然后根據電阻隨溫度的變化確定電阻材料．
元件R₀接入電路后，當電流表讀數為1.25A，可看出對應電壓，已知電源電壓，從而求出滑動變阻器兩端電壓，進而算出滑動變阻器消耗的電功率．
點評：本題考查實物連接、故障分析、電功率的計算等，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是學會通過表中的數據解決問題，還要知道串聯電路電壓的規律．