Question

20．小星在做“測(cè)定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖所示，已知燈泡的額定電壓是3.6V，其中電源是三節(jié)新的干電池（電壓共4.5V），燈絲電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．

（1）小星實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R₁（選填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；按圖甲連接電路并閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，但電壓表有示數(shù)，則故障的原因可能是燈泡開路．（選填“短路”或“開路”）．
（2）小星排除故障后，移動(dòng)滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2V，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右端滑動(dòng)（選填“左”或“右”）；當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率是0.72W．
（3）若電壓表0～15V的量程已損壞，換用0～3V的量程且正確連接電路后，實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)電壓表的讀數(shù)為0.9V時(shí)，也可測(cè)出燈泡的額定功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律，求出燈正常工作時(shí)的電流大小，計(jì)算變阻器連入電路的最小阻值，結(jié)合變阻器允許通過的最大電流和最大的電阻確定變阻器的規(guī)格；
（2）比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；根據(jù)電流表小量程讀出電流表的示數(shù)，由P=UI求燈的額定功率；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，當(dāng)燈正常工作時(shí)，變阻器分得的電壓為4.5V-3.6V=0.9V＜3V，據(jù)此分析；

解答 解：（1）燈的額定電壓為3.6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，變阻器要分去U_變=4.5V-3.6V=0.9V的電壓，燈正常工作時(shí)的電流I=$\frac{{U}_{L}}{R}=\frac{3.6V}{10Ω}$=0.36A，所以，變阻器的阻值至少為R_變=$\frac{{U}_{變}}{I}=\frac{0.9}{0.36A}$=2.5Ω，結(jié)合變阻器允許通過的最大電流和最大的電阻，應(yīng)選用R₁；
按圖甲連接電路并閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，說明電路斷路或電路的電阻很大；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則故障的原因可能是燈泡開路而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（2）電壓表示數(shù)小于燈的額定電壓，所以應(yīng)增大燈的電壓減小變阻器的分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片應(yīng)向右移動(dòng)；圖乙中電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，燈的額定功率P=UI=3.6V×0.2A=0.72W；
（3）由（1）的分析知，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，變阻器的電壓為0.9V，所以將電壓表小量程并聯(lián)在變阻器的兩端，當(dāng)電壓表表示數(shù)為0.9V時(shí)，燈一定正常發(fā)光，記下此時(shí)電流表的示數(shù)，也可測(cè)出燈的額定功率．
故答案為：（1）R₁；開路；
（2）右；0.72；
（3）0.9．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量燈的額定功率，考查器材的選擇、常見故障的分析、操作的過程、額定功率的計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，是中考的熱點(diǎn)問題，要熟練掌握．