Question

13．小明同學(xué)為了“測量小燈泡的電功率”，準(zhǔn)備有如下器材：電源（電壓6V，保持不變），小燈泡（額定電壓3.8V，電阻約為20Ω），滑動變阻器A“10Ω  1A”，滑動變阻器B“20Ω  1A”，電壓表（量程為0～3V、0～15V）、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）各一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干．
（1）要完成此實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選擇滑動變阻器B（填“A”或“B”）較為合適．
（2）他在連線的過程中發(fā)現(xiàn)電壓表的0～15V量程已壞，要想測小燈泡的額定功率，請你補(bǔ)充完成圖中的實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)．
（3）他連接好電路后，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器滑片時(shí)發(fā)現(xiàn)燈泡亮度較暗且不變，且兩表示數(shù)也不變，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是把滑動變阻器當(dāng)定值電阻接入電路了．

Answer 1

分析 （1）伏安法測功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器有兩個作用：一是保護(hù)電路．二是改變燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端電壓為額定電壓，這個作用是很重要的．由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程．燈泡與滑動變阻器串聯(lián)在約為6V的電源上，燈泡正常工作時(shí)，求得滑動變阻器電壓，求得燈泡正常工作時(shí)的電流，即滑動$\frac{U}{I}$變阻器電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算需要的滑動變阻器的最小電阻．滑動變阻器最大電阻稍大于電路中需要的電阻．滑動變阻器允許通過的最大電流大于電路中的最大電流．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，求出滑動變阻器電壓小于3V，測滑動變阻器電壓，間接得到燈泡的額定電壓．
（3）電路連接完好，閉合開關(guān)后移動滑動變阻器的滑片，電表示數(shù)不變且等較暗，說明滑動變阻器接錯了，把滑動變阻器當(dāng)定值電阻接入電路了．

解答 解：（1）伏安法測燈泡額定功率時(shí)，滑動變阻器的主要作用是移動滑動變阻器的滑片，使燈泡在額定電壓下工作．
燈泡的額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V量程．
燈泡正常工作時(shí)，電路電流約為，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{20Ω}$=0.19A，
滑動變阻器兩端電壓為：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
所以滑動變阻器電阻為：R′=$\frac{U'}{I}$=$\frac{2.2V}{0.19A}$≈12Ω．故選用“20Ω  1A”的滑動變阻器；
（2）電源電壓為6V，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡正常工作時(shí)的電壓為3.8V，則滑動變阻器的電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，所以用電壓表0～3V量程時(shí)，并聯(lián)在滑動變阻器兩端，當(dāng)滑動變阻器的電壓為2.2V時(shí)，燈泡正常工作．電路圖為：
；
（3）電路連接完好，閉合開關(guān)后移動滑動變阻器的滑片，電表示數(shù)不變且等較暗，說明滑動變阻器接錯了，把滑動變阻器當(dāng)定值電阻接入電路了，滑動變阻器接錯了．
故答案為：（1）B；（2）如上圖；（3）把滑動變阻器當(dāng)定值電阻接入電路了．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵：一是電壓表、滑動變阻器的正確使用，二是串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)的靈活運(yùn)用，三是電路故障的判斷．