Question

16．小明做“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，其中小燈泡上只標(biāo)有“0.22A”字樣．
（1）如圖是他未完成的實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接正確：
（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)放在A端（填“A”或“B”）；
（3）該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器除了能保護(hù)電路外，主要作用還有：改變小燈泡兩端的電壓；
（4）他實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片至小燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器連入電路的電阻恰為最大阻值的一半，但此時(shí)無法從電壓表V上精確讀出額定電壓．但他觀察到在上述實(shí)驗(yàn)過程中，電流表A的示數(shù)范圍為0.20～0.22A．經(jīng)思考后，他在電路中再連接一個(gè)電壓表V′并按規(guī)范重新實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電壓表V的示數(shù)從2.0V逐漸變大、電壓表V′的示數(shù)從4.0V逐漸變�。�
①電壓表V′接在電路中的位置是電壓表V′并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端．
②根據(jù)相關(guān)信息可計(jì)算出電源電壓為6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，小燈泡的額定功率為0.836W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電流選擇電流表的量程，電流表要串聯(lián)在電路中，電壓表要并聯(lián)在電路中；
（2）為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片要位于最大阻值處．
（3）滑動(dòng)變阻器在電路中一方面可以保護(hù)電路，另一方面可以改變燈泡兩端電壓．
（4）①根據(jù)燈泡和滑動(dòng)變阻器的連接特點(diǎn)，利用歐姆定律分析出各自的電壓變化趨勢(shì)即可知道電壓表V′接在電路中的位置；
②電流表V測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端電壓，示數(shù)為2.5V時(shí)，電流為0.25A，可求變阻器連入電路的阻值，進(jìn)而可求最大阻值；
求出電壓表V′示數(shù)（燈泡兩端電壓）為2.0V時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓，可計(jì)算電壓電壓；
利用歐姆定律和電源電壓不變的特點(diǎn)列出等式求出燈泡的額定電壓值，最后利用P=UI求功率．

解答 解：（1）小燈泡的額定電流為0.22A＜0.6A，電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，故將電流表的“0.6”接線柱與燈泡的左接線柱連接；
電壓表要并聯(lián)在電路中，即將電壓表與小燈泡并聯(lián)，故將電壓表的“-”接線柱與燈泡的左接線柱連接；如下圖所示：

（2）要使滑動(dòng)變阻器滑片位于最大阻值處，也就是在離已連接的下端的接線柱最遠(yuǎn)的位置，由實(shí)物電路可知，需要將滑片放在A端．
（3）滑動(dòng)變阻器在電路中一方面可以保護(hù)電路，另一方面可以通過改變接入電路中的電阻來改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓，即改變燈泡兩端電壓；
（4）①在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)小燈與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)時(shí)，
隨著滑片P的移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值減小，電路中的電流變大，
因燈泡的阻值基本不變，根據(jù)U=IR可知，燈泡兩端的電壓會(huì)變大；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器兩端的電壓會(huì)減小，所以電壓表V′的示數(shù)從4.0伏逐漸變小，
表明電壓表V′并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端；V并聯(lián)在燈泡兩端．
②正確連接電路、實(shí)驗(yàn)步驟正確，由于（1）分析可知：
剛閉合開關(guān)時(shí)，電壓表的示數(shù)分別是2V和4V，
且燈泡兩端的電壓是2V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是4V，
則電源電壓：U=U_燈+U_滑=2V+4V=6V；
根據(jù)在實(shí)驗(yàn)過程中電流表A示數(shù)的范圍為0.20～0.22安可知，
此時(shí)電路中電流I=0.20A．
由歐姆定律得，變阻器最大的阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，
根據(jù)在實(shí)驗(yàn)過程中電流表A示數(shù)的范圍為0.20～0.22安可知，
小燈正常發(fā)光時(shí)的電流I′=0.22A，
當(dāng)滑片至小燈正常發(fā)光時(shí)，因變阻器連入電路恰為最大阻值的一半，
所以R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；
由歐姆定律得，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U′=I′R′=0.22A×10Ω=2.2V，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)得：燈泡的額定電壓：
U_額=U-U′=6V-2.2V=3.8V．
則小燈泡的額定功率：
P_額=U_額I′=3.8V×0.22A=0.836W．
故答案為：（1）見上圖；
（2）A；
（3）改變小燈泡兩端的電壓；
（4）①并電壓表V′并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端；②6；20；0.836．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡的額定功率，考查了實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器的使用及電功率的計(jì)算等知識(shí)，一定掌握串聯(lián)電路電流、電壓特點(diǎn)，會(huì)靈活應(yīng)用歐姆定律和功率公式；
關(guān)鍵是會(huì)綜合利用滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻和電源的電壓以及小燈泡的規(guī)格確定燈泡的額定電壓等，綜合性較強(qiáng)、難度較大．