Question

14．在“測(cè)定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：電源、待測(cè)小燈泡（額定電壓為3.8V，額定功率約為1.5W），電壓表（0-3V，0-15V），電流表（0-0.6A，0-3A），變阻器，開(kāi)關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，小明采用如圖①甲所示的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）請(qǐng)?jiān)趫D①乙中連接完整實(shí)物圖，要求：①不改動(dòng)已連接導(dǎo)線，連接時(shí)導(dǎo)線不交叉②變阻器滑片P向D端移動(dòng)時(shí)，連入電路的阻值變大．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器滑片P，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖①丙所示時(shí)，小燈泡兩端的電壓是4.0V；小明想把小燈泡亮度調(diào)暗些，變阻器滑片P應(yīng)向D（填“C”或“D”）端滑動(dòng)．
（3）小明發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)角度較小，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的電路圖如圖②甲所示，其中定值電阻R₀=10Ω，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整變阻器的滑片P，當(dāng)電壓表讀數(shù)U=6V，電流表讀數(shù)I=0.3A，小燈泡兩端的電壓U₁=3.0V，電阻R_L=10Ω

（4）實(shí)驗(yàn)后，小明得到電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖象如圖②乙中a線所示，定值電阻R_a的電壓與電流的關(guān)系圖象（b線），則該小燈泡額定功率為1.216W．
【拓展】小明，發(fā)現(xiàn)剛才的實(shí)驗(yàn)中，不要電壓表也能測(cè)出小燈泡的額定功率，他設(shè)計(jì)了如圖③所示的實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為正確的是C

Answer 1

分析 （1）由燈的電流確定電流表的量程；根據(jù)要求，連接滑動(dòng)變阻器的接線柱；
（2）正確讀表的示數(shù)，要看程，再看分度值，根據(jù)小燈泡的額定電壓判斷滑動(dòng)變阻器的移動(dòng)方向；
（3）根據(jù)圖象，判斷出電壓，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電阻；
（4）額定功率的計(jì)算P=UI；
（5）用定值電阻和電流表測(cè)量額定功率
要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)該使得通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流為“$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$”即達(dá)到其額定電流；利用P=UI分析可知利用滑動(dòng)變阻器得到小燈泡兩端的電壓，即可求出其額定功率．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為3.8V，額定功率為1.5W，由I=$\frac{P}{U}$=0.4A得，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流小于0.6A，所以電流表的量程選用0～0.6A的；
根據(jù)題目的要求，滑片P向端移動(dòng)連入電路的電阻變大，所以要把下端的接線柱C接入電路，電路連接如下：

（2）由題圖丙可知電壓表的量程為0～15V，分度值為0.5V，指針?biāo)�在的刻度�?個(gè)刻度，所以此時(shí)的電壓表示數(shù)為4.0V，想把小燈泡亮度調(diào)整暗些，需要使小燈泡兩端的電壓變小，把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大些，滑片要向D端移動(dòng)；
（3）由電流為0.3A和定值電阻的阻值為10Ω，根據(jù)歐姆定律可知定值電阻兩端的電壓為：U=IR=0.3A×10Ω=3V，所以小燈泡兩端的電壓為6V-3V=3V，由R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
（4）結(jié)合圖象由電壓表和電流表的示數(shù)可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為8V時(shí)，定值電阻兩端的電壓為3.2V，小燈泡兩端的電壓為3.8V達(dá)到額定電壓，此時(shí)電路中的電流為0.32A，小燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（5）只有電流表測(cè)量燈泡的額定功率：題目中C圖能測(cè)量出燈泡的額定功率，設(shè)最上面的電壓表為S，中間的電壓表為S₁，最下面的S₂，
①將滑動(dòng)變阻器調(diào)到最大阻值，只閉合開(kāi)關(guān)SS₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光；
②保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不動(dòng)，只閉合SS₂，記下此時(shí)電流表的示數(shù)為I；
③寫(xiě)出小燈泡額定功率的表達(dá)式P=3.8V×（I-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$），故C能測(cè)量額定功率．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）4.0V； D；（3）3.0；10（4）1.216
【拓展】C

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電流表量程的選擇、滑動(dòng)變阻器的使用、電壓表的讀數(shù)及電功率的計(jì)算，本題屬于中檔題，也是中考熱點(diǎn)．