Question

5．小剛同學(xué)要測(cè)量額定電壓為3.8V小燈泡的額定功率（小燈泡電阻約為10Ω）電源電壓為6V．

（1）連接不完整的實(shí)物電路如圖甲所示，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路連接（要求：滑片向左移動(dòng)燈泡變暗）．
（2）閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到左（選填“左”或“右”）端．
（3）小剛合理地連接好電路，閉合開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器燈泡都不亮，他觀察到電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，電流表無示數(shù)，則該電路的故障可能是小燈泡斷路了．排除故障后，小剛想測(cè)量小燈泡的額定功率，請(qǐng)你將下面的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為3.8V，他發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則此小燈泡的額定功率為1.216W．
（4）小明在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表的大量程壞了，他在不增加器材的情況下將實(shí)驗(yàn)電路重新設(shè)計(jì)很快完成了該實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你在方框內(nèi)畫出他設(shè)計(jì)的電路圖． 連接完電路后他在測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)移動(dòng)滑片使電壓表的示數(shù)為2.2V．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端，根據(jù)燈泡規(guī)格確定電壓表量程；
（2）閉合開關(guān)前滑片要置于最大阻值處；
（3）小燈泡不亮說明電路中有斷路，再根據(jù)電壓表的示數(shù)判斷出電路故障；
燈泡正常發(fā)光時(shí)電壓等于其額定電壓，由乙圖，讀出燈泡正常發(fā)時(shí)的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算小燈泡的額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)，用0-3V的量程，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器的電壓，由此解答．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)中，燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端，小燈泡額定電壓為3.8V，所以電壓表使用0-15V量程；
由歐姆定律可知燈泡正常發(fā)光的電流約為：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表使用0-0.6A量程；
滑片向左移動(dòng)燈泡變暗，說明電路中電流變小，電阻變大，所以以應(yīng)將變阻器的右下接線柱接入電路中．如圖所示：
；
（2）為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于最大值左端；
（3）小燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，說明電路中有斷路的地方，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表的兩個(gè)接線柱和電源連接的部分沒有斷路，故障是小燈泡斷路了；
調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為3.8V，燈泡正常發(fā)光；
電流表使用的是0-0.6A量程，分度值0.02A，由乙圖，此時(shí)燈泡電流0.32A，所以燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表0～15V量程已壞，無法按常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)是2.2V時(shí)，燈泡電壓等于額定電壓3.8V，間接測(cè)燈泡電壓，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：
．
故答案為：（1）見上圖；（2）左；（3）小燈泡斷路了；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為3.8V；1.216；（4）見上圖；2.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)：實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器的選擇、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、電路故障的判斷、電功率的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)等，雖然涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但都是基本內(nèi)容，要多注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)．