Question

測量“小燈泡的電功率”．小燈泡的額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間．所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V）、開關(guān)各一個，滑動變阻器 （“5Ω 2A”、“20Ω  1A”）兩個，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示是沒有連接完的實(shí)物電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整．
（2）選用的滑動變阻器的規(guī)格為

20Ω 1A

．
（3）閉合開關(guān)，移動滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為

4

V，小燈泡的額定功率為

1.2

W．
（4）實(shí)驗結(jié)束后，小明整理實(shí)驗器材時，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的AP部分比PD部分熱，這是因為

滑動變阻器使用AP部分，AP部分有電流流過，AP部分電阻絲要發(fā)熱

．
（5）小紅沒用電壓表，但多用了一個開關(guān)，其它器材與小明的相同，也測出了小燈泡的額定功率．請在虛線框丙內(nèi)畫出她設(shè)計的電路圖，并寫出實(shí)驗步驟及測定額定功率的表達(dá)式．
實(shí)驗步驟：
表達(dá)式：P_額=

（1.8-

0.54

I

）W

．

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知，電壓表連線不完整，根據(jù)題意確定電壓表量程，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)．
（2）求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器的規(guī)格．
（3）由圖乙確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的功率．
（4）電流流過電阻絲時要產(chǎn)生熱量．
（5）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，用電流表測流過電路的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時，燈泡兩端電壓，然后由P=UI求出燈泡額定功率．

解答：解：（1）燈泡額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，則燈泡額定電壓U=IR在3V～4.5V間，電壓表應(yīng)選0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖1所示：

（2）電路電流為燈泡額定電流0.3A時，由U=IR可知，燈泡兩端電壓約為
3V～4.5V，此時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_燈，滑動變阻器兩端電壓約為1.5V～3V，由R=

U

I

可知，此時滑動變阻器接入電路的阻值約為5Ω～10Ω，則滑動變阻器應(yīng)選擇“20Ω  1A”；
（3）電壓表量程是0～15V，由圖乙可知，電壓表分度值是0.5V，電壓表示數(shù)是4V，燈泡額定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
（4）由電路圖可知，滑動變阻器的AP段接入電路，實(shí)驗時電流流過AP部分，電阻絲發(fā)熱，PD部分沒有電流流過，不發(fā)熱，因此PA部分比PD部分溫度高．
（5）（一）電路圖：電路圖如圖2所示；
（二）實(shí)驗步驟：①按電路圖2連接實(shí)物電路圖：

②閉合開關(guān)S₁、斷開S₂，移動滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.3A；
③滑片位置不動，閉合開關(guān)S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)I；
④求燈泡額定功率．
（三）燈泡額定功率：
1、滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=

U

I

=

6V

I

；
2、滑動變阻器兩端的電壓U_滑=0.3A×R_滑=0.3A×

6V

I

=

1.8

I

V；
3、燈泡兩端電壓U_燈=U-U_滑=6V-

1.8V

I

V；
4、燈泡額定功率P=I_燈U_燈=0.3A×（6-

1.8

I

）V=（1.8-

0.54

I

）W；
故答案為：（1）實(shí)物電路圖如圖1所示；（2）20Ω  1A；（3）4；1.2；
（4）滑動變阻器使用AP部分，AP部分有電流流過，AP部分電阻絲要發(fā)熱；
（5）實(shí)驗電路圖如圖2所示；實(shí)驗步驟如圖所示；（1.8-

0.54

I

）W．

點(diǎn)評：本題考查了連接電路圖、實(shí)驗器材的選擇、電壓表讀數(shù)、求燈泡功率、實(shí)驗電路圖及實(shí)驗步驟的設(shè)計等問題，最后一問設(shè)計實(shí)驗電路、實(shí)驗步驟難度較大，是本題的難點(diǎn)．