Question

2．實驗桌上備有電流表一只 （量程為0～0.6A和0～3A），電壓表一只 （量程為0～3V和0～15V），電源（6V），額定電壓為3.8V燈炮一只，其燈絲電阻約20Ω，A：“10Ω1.5A“和B：“20Ω1A“的滑動變阻器各一只，若用以上器材測定小燈泡的額定功率，則：
（1）用電流表和電壓表測功率的原理是P=UI．
（2）實驗操作過程中，移動滑動變阻器的滑片，同時應(yīng)觀察電壓表的示數(shù)．根據(jù)實驗要求，他應(yīng)選擇規(guī)格為B（選填字母序號）的滑動變阻器．
（3）假如電壓表0-15V量程已損壞，小剛?cè)韵霚y出小燈泡的額定功率，請你將小剛設(shè)計的圖1所示電路圖畫在右面的方框內(nèi)．

（4）小明同學把實驗中小燈泡換成一阻值約為2kΩ的定值電阻Rx，如圖2，想用伏安法測量Rx的阻值，但在實驗操作中該同學發(fā)現(xiàn)不論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，且查得電路各處連接無誤，電路元件完好無損，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是電阻器電阻R_x遠大于滑動變阻器最大阻值R造成的．

Answer 1

分析 （1）利用電壓測燈泡兩端電壓，利用電流表流電流，再依據(jù)電功率公式P=UI進行計算；
（2）實驗時移動滑片位置，同時觀察電壓表示數(shù)，使燈泡兩端電壓等于額定電壓，小燈泡才能正常工作；根據(jù)燈泡正常工作時的電壓，計算電流，結(jié)合串聯(lián)電路的特點計算變阻器接入電路中的最小值，據(jù)此判斷；
（3）利用串聯(lián)電路的特點，總電壓等于各串聯(lián)部分電壓之和，據(jù)此解析；
（3）當滑動變阻器采用限流接法，待測電阻遠大于滑動變阻器阻值時，移動滑片位置，電壓表示數(shù)幾乎不變，此時滑動變阻器可以采用分壓接法．

解答 解：（1）用電流表和電壓表測功率的原理是P=UI；
（2）“測定小燈泡額定功率”正確的操作步驟應(yīng)該是移動滑片時，同時觀察電壓表的示數(shù)，直到等于小燈泡的額定電壓，記下此時電流表的示數(shù)，然后根據(jù)P=UI計算出小燈泡的額定功率；
由圖可知，小燈泡與變阻器串聯(lián)，當小燈泡正常發(fā)光時，
小燈泡兩端電壓：U_燈=U_額=3.8V，
電路中的電流：I=I_燈=$\frac{{U}_{燈}}{{R}_{燈}}$=$\frac{3.8V}{20Ω}$=0.19A，
變阻器電阻：R_變=$\frac{{U}_{變}}{{I}_{變}}$=$\frac{U-{U}_{燈}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.19A}$≈11.6Ω＞10Ω，
故應(yīng)選擇B變阻器；
（3）依據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，可以利用電壓表測變阻器電壓，當小燈泡正常發(fā)光時，變阻器兩端電壓U變=6V-3.8V=2.2V＜3V，如圖3；
（4）調(diào)節(jié)滑動變阻器P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，這是由于電阻器電阻R_x遠大于滑動變阻器最大阻值R造成的．
故答案為：（1）P=UI；（2）電壓表；B；（3）如圖3所示；（4）電阻器電阻R_x遠大于滑動變阻器最大阻值R造成的．

點評 本題考查用電壓表電流表測燈泡的電功率，要理解實驗原理，掌握串聯(lián)電路的特點．