Question

13．在“測量小燈泡電功功率的實驗”中，小燈泡的額定電壓為3.8V．電阻大約為10Ω，電源電壓為6V且保持不變，其它器材如圖所示．實驗中小東發(fā)現電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．

（l）小東仍利用這些器材進行上面的實驗，設計連出了如上面的實物圖，但有一根導線連錯了，請幫他在連錯的導線上畫“×”，并連上正確的導線．同時在方框內畫出所連實物的電路圖．
（2）實驗中有兩個可供選擇的滑動變阻器，分別為A“5Ω1A”和B“10Ω1A”，為了能順利完成實驗，應選擇合適B（選填“A”或“B”）．
（3）按正確電路改正過程中，開關必須斷開．如圖，閉合開關前滑動變阻器的滑片P應放在阻值最大端．閉合開關S，發(fā)現電壓表V的示數約6V，電流表A無示數，燈不亮．則電路存在的故障是滑動變阻器斷路了．
（4）正確連接電路后，小東測出當電壓表示數U=2.2V時，電流表示數I=0.4A．請你幫助計算出小燈泡的額定電功率是1.52W．

Answer 1

分析 （1）實驗中電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．但電壓表不能用來測量燈泡兩端的電壓，可以用來測量滑動變阻器兩端的電壓，只要讓它的電壓為2.2V，就表示燈泡的電壓為3.8V．由此改接電路并畫出電路圖；
（2）由電路圖，根據串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時變阻器接入電路的阻值，從而選擇其規(guī)格；
（3）連接電路時開關應斷開，變阻器接入電路的阻值應為其最大值；
電流表A無示數，燈不亮，可能是電路出現了斷路，再根據電壓表示數情況分析解答；
（4）由P=UI計算燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）由實物圖知，變阻器與燈泡并聯，電壓表被串聯接入電路中了．
已知電源電壓U=6V，小燈泡額定電壓U_L=3.8V，小燈泡和滑動變阻器串聯分壓，所以，燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器分擔的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用；故電壓表不能用來測量燈泡兩端的電壓，但可以用來測量滑動變阻器兩端的電壓，只要讓它的電壓為2.2V，就表示燈泡的電壓為3.8V．所以，電壓表應并聯在滑動變阻器的兩端，如圖所示：
；
（2）電源電壓U=6V，小燈泡的額定電壓U_額=3.8V，小燈泡和滑動變阻器串聯，起分壓作用，故要求滑動變阻器能夠至少分擔U_滑=2.2V電壓，小燈泡的電阻約為10Ω．
所以燈泡正常發(fā)光時電路中電流約為：I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
滑動變阻器接入的阻值至少為：R_滑=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，
所以應選擇“10Ω 1A”的滑動變阻器B；
（3）為了保護電路，電路改正過程中，開關必須斷開；閉合開關前滑動變阻器的滑片P應放在阻值最大端；
電流表A無示數，燈不亮，可能是電路出現了斷路，電壓表V的示數約等于電源電壓6V，說明電壓表到電源兩極間是通路，結合電路圖可知，故障可能是滑動變阻器斷路了；
（4）當電壓表示數U=2.2V時，燈泡電壓達到額定電壓3.8V，此時電流表示數I=0.4A，
所以燈泡的額定功率P_額=U_額I=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案為：
（1）見上圖；（2）B；（3）斷開；最大；滑動變阻器斷路了；（4）1.52W．

點評 本題測燈泡額定功率的實驗，考查了實物電路的連接、電路圖的畫法、串聯電路特點和歐姆定律的應用，故障判斷以及功率的計算，綜合性比較強，是中考的熱點題型．