Question

9．在做“測小燈泡額定功率”的實驗時，燈泡上標有“3.8V”字樣，燈絲電阻約為10Ω．小紅設(shè)計了如圖1實驗電路圖，并選擇了相應(yīng)的器材：電源（電壓為6V且穩(wěn)定不變）、電流表（0-0.6A  0-3A）、電壓表（0-3V  0-15V）、開關(guān)一只，導線若干，滑動變阻器三個：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（20Ω 0.3A）、R₃（20Ω 0.5A）．

（1）連接實物時，電壓表應(yīng)選0-15V量程，滑動變阻器應(yīng)選用R₃（選填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（2）連接實物時，小紅發(fā)現(xiàn)電壓表0-15V量程損壞，0-3V量程能正常使用，打算去找老師換一塊新的電壓表，同組的小明卻說：“不用換，利用現(xiàn)有的器材也可以完成實驗．”你知道小明打算怎樣做嗎？請將小明的實驗電路圖畫在如圖2的虛線框內(nèi)．
（3）如果按照小明的電路圖進行實驗，你建議同學們在實驗過程中應(yīng)注意什么問題．（寫出一條即可）閉合開關(guān)前，不能將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程；求出燈正常工作時的電流確定電流表的量程，根據(jù)分壓原理求出燈正常工作時的電壓，根據(jù)歐姆定律求得變阻器的最小阻值確定變阻器型號；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，將電壓表小量程并聯(lián)在變阻器兩端；
（3）由分壓原理求出變阻器阻值調(diào)到最大處時電壓表的示數(shù)，據(jù)此作答．

解答 解：（1）燈的額定電壓為3.8V，電壓表選用0-15V量程；燈正常工作時的電流約為I=$\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，電流表選用小量程；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，燈正常工作時，變阻器分得的電壓U_滑=6V-3.8V=2.2V，變阻器連入電路 中的電阻至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{2.2V}{0.38A}$=5.79Ω，考慮到變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流，應(yīng)選用R₃變阻器；
（2）由（1）知，當變阻器的電壓為2.2V時，燈的電壓為3.8V，正常工作．將電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，移動滑片當電壓表示數(shù)為2.2V時，記下此時電流表示數(shù)I，如下圖所示；

（3）因變阻器的最大阻值為50Ω，而燈正常工作時的電阻為10Ω左右；如果閉合開關(guān)前，將滑片置于阻值最大處的位置，根據(jù)分壓原理，變阻器將分得的電壓約U_分=$\frac{50Ω}{50Ω+10Ω}$×6V=5V＞3V，將燒壞電壓表，所以閉合開關(guān)前，不能將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處．
故答案為：（1）0～15V；R₃
（2）如上圖所示；
（3）閉合開關(guān)前，不能將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處．

點評 本題測小燈泡額定功率，考查器材的選擇、設(shè)計實驗方案的能力及實驗中應(yīng)注意的問題．最后一問，老題問出新意，是一題好題．