Question

12．小華同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，且用電源電壓為6伏且不變、待測小燈（標有“3.8V”字樣）、電壓表、電流表、兩種規(guī)格的滑動變阻器（標有“10Ω 2A”和“50Ω 2A”字樣）、電鍵以及導線若干．為了能通過電壓表的示數(shù)來準確判斷小燈是否正常發(fā)光，小華想了一個巧妙的辦法，選擇其中一個變阻器，連接實驗器材后，操作規(guī)范，閉臺電鍵，觀察到電壓表的示數(shù)如圖（a）所示．經(jīng)過思考，他換用另一個變阻器并按規(guī)范重新實驗，閉合電鍵，移動變阻器的滑片，當小燈正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖（b）所示．
①畫出小華同學的實驗電路圖．（用2B鉛筆在答題紙的相應位置作圖）
②讀出圖（b）中電流表的示數(shù)，并說明理由．
③計算小燈的額定功率．

Answer 1

分析 小燈泡的額定電壓為3.8V，如果電壓表與燈泡并聯(lián)，則電壓表需接0～15V的量程，但分度值較大，不能準確準確判斷小燈泡是否正常發(fā)光，根據(jù)電源電壓為6V，可知燈泡正常發(fā)光時變阻器兩端的電壓應為2.2V，所以電壓表應與變阻器并聯(lián)，由此畫出電路圖，讀出電流表的示數(shù)，由于P=UI計算出小燈泡的額定電功率．

解答 解：①小燈泡的額定電壓為3.8V，電源電壓為6V，燈泡正常發(fā)光時，變阻器兩端的電壓應為6V-3.8V=2.2V；
要準確測量燈泡兩端的電壓，應將電壓表與變阻器并聯(lián)；
由圖a知，電壓表的量程應為0～3V，示數(shù)為1.9V，此時燈泡兩端的電壓為6V-1.9V=4.1V，大于燈泡的額定電壓，是由于變阻器的阻值太小造成，第二次換成了最大阻值為50Ω的電阻；電路圖如圖所示：

②由①知，變阻器的阻值為10Ω，兩端電壓為1.9V，電路中的電流為I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{1.9V}{10Ω}$=0.19A，此時燈泡兩端的電壓高于額定電壓，所以燈泡的額定電流小于0.19A；
由圖乙知，電流表的量程應為0～0.6A，分度值為0.02A，所以電流表示數(shù)為0.18A；
③P_額=U_額I_額=3.8V×0.18A=0.684W．
答：①見上圖；②0.18A；燈泡兩端的電壓為6V-1.9V=4.1V時，燈泡中的電流I=I_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{1.9V}{10Ω}$=0.19A，所以燈泡正常發(fā)光時電流應小于0.19A，電流表選擇的是0～0.6A的量程；③0.684W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據(jù)燈泡額定電流不可能超過的值結合電流表指針的位置確定電流表的示數(shù)．