Question

圖1是小明設(shè)計的測量一小燈泡額定功率的電路圖．已知定值電阻R=1Ω，滑動變阻器R（2Ω 1A），電源電壓為18V，小燈泡的額定電壓為6V、額定功率約為3W．

（1）閉合開關(guān)S前，滑片P應滑到最______．（選填“左端”或“右端”）
（2）請用筆畫線代替導線將圖2的實物圖補充完整．
（3）小明正確連接電路后，進行實驗．小燈泡正常發(fā)光時，電流表的指針如圖3所示，通過小燈泡的電流為______A，其額定功率為______W．
（4）電路中定值電阻R的作用是：______．
（5）小明完成上述實驗后，小紅發(fā)觀電流表已壞，她利剩余器材和老師又給的兩個開關(guān)S₁、S₂及導線，也完成了對小燈泡額定功率的測量．請你畫出小紅完成實驗設(shè)計的電路圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合開關(guān)前，為防止電路中電流過大燒壞電路元件，滑動變阻器應處于最大阻值處．
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且與燈泡并聯(lián)．
（3）由燈泡額定電壓和額定功率求出電路電流大約值，確定電流表的量程；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出其示數(shù)，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
（4）若電路中沒有R，則根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知當燈泡正常工作時滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，再與滑動變阻器的最大阻值相比較，即可得出定值電阻R的作用．
（5）電流表已損壞，只有電壓表，使已知電阻R與燈泡串聯(lián)，間接求燈泡正常工作時的電流．滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，先使電壓表測燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器使燈泡正常工作，再通過開關(guān)的閉合、斷開用電壓表測出燈泡和定值電阻兩端的總電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，即為通過燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI計算燈泡額定功率．
解答：解：（1）閉合開關(guān)前，保護電路的滑動變阻器應處于最大阻值的右端．
（2）燈泡額定電壓為6V，所以電壓表的量程為0～15V，且與燈泡并聯(lián)，如下圖所示：

（3）電路電流大約值為I===0.5A＜0.6A，
所以電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，故通過燈泡的電流為0.48A；
燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=6V×0.48A=2.88W．
（4）燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U_滑=U-U_L=18V-6V=12V．
滑動變阻器電阻為R===25Ω＞20Ω（滑動變阻器最大電阻）
滑動變阻器電阻太小，為了測燈泡額定功率，需要至少串聯(lián)一個5Ω的電阻分擔電壓，
所以，電路中定值電阻R0起分擔電壓作用，完成對燈泡額定功率的測量．
（5）燈泡與已知電阻、滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與開關(guān)S₁、S₂的連接如下圖所示：

故答案為：（1）右端；（2）如上圖所示；（3）0.48；2.88；（4）分壓，能夠完成對燈泡額定功率的測量；（5）如上圖所示．
點評：本題主要考查學生對電學知識的綜合應用，尤其是實驗設(shè)計，這是重點也是難點，在設(shè)計實驗時可參考一下：
（1）沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設(shè)計成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出被測電阻；
（2）沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設(shè)計成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測電阻．