Question

15．要測(cè)量一個(gè)額定電壓是3.8V的小燈泡的額定功率，估計(jì)小燈泡工作時(shí)的電阻約為10Ω．現(xiàn)有電流表、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，三個(gè)規(guī)格分別為“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干，8V的電源一個(gè)．

（1）通過(guò)分析你認(rèn)為小星應(yīng)選用規(guī)格為50Ω0.5A的滑動(dòng)變阻器．
（2）請(qǐng)你根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的器材連成實(shí)驗(yàn)電路．
（3）小星正確選擇了滑動(dòng)變阻器，按圖連接好電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，任意移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）．原因可能是燈絲斷了．
（4）小星排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則通過(guò)小燈泡的電流為0.31A，該燈泡的額定功率是1.292W．

Answer 1

分析 （1）判斷滑動(dòng)變阻器的使用規(guī)格，同時(shí)要考慮滑動(dòng)變阻器的電阻和允許通過(guò)的最大電流；先根據(jù)歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動(dòng)變阻器電阻．
（2）從電源正極開始，按照電流方向，依次串聯(lián)各元件，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，且要接一上一下；
（3）燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，燈泡可能短路或斷路．
燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒(méi)有電流，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓；
燈泡短路時(shí)，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（4）電流表的讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)，知道電壓和電流，根據(jù)P=UI，計(jì)算額定功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，兩端的電壓U_L=3.8N，
電路電流最大約為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A＞0.1A，故“1KΩ  0.1A”的滑動(dòng)變阻器電流太小不適合；
滑動(dòng)變阻器電壓為：U′=U-U_L=8V-3.8V=4.2V，
滑動(dòng)變阻器電阻為：R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{4.2V}{0.38A}$≈11.1Ω＞10Ω，故“10Ω  1A”的電阻太小，不能滿足實(shí)驗(yàn)需要；
故選擇“50Ω  0.5A”滑動(dòng)變阻器．
（2）電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V，滑動(dòng)變阻器選擇左下端接線柱，如圖所示：

（3）閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電路斷路，移動(dòng)滑片，電壓表示數(shù)不為0且不變，電壓表串聯(lián)在電路中，測(cè)電源電壓，所以燈泡斷路．
（4）由圖丙知，電流表使用的0～0.6A量程，每一個(gè)大格代表0.2A，每一個(gè)小格代表0.02A，電流為0.34A．P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
故答案為：（1）“50Ω 0.5A”；（2）見(jiàn)上圖；（3）燈絲斷了；（4）0.34；1.292．

點(diǎn)評(píng) 本道首先考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力．具體的知識(shí)點(diǎn)是學(xué)生對(duì)“測(cè)量小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)的掌握情況，包括實(shí)驗(yàn)的原理，實(shí)驗(yàn)的電路連接，滑動(dòng)變阻器的使用，電流表的讀數(shù)，故障的查找等．