Question

15．小明按圖所示電路圖做測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室可提供下列器材：
A．電流表    B．電壓表   C．滑動(dòng)變阻器R（阻值0～20Ω）
D．電阻為6Ω的待測(cè)燈泡L（電阻不隨溫度變化）
E．電源（電壓為4.5V并保持不變）    F．開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干

（1）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)S應(yīng)斷開(kāi)，防止因電路短路而損壞儀器；
（2）按圖甲所示的電路圖，在不改變?cè)羞B接情況下，請(qǐng)你把圖乙電路連接完整；
（3）若小明連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，燈L幾乎不發(fā)光，移動(dòng)滑片P也不能改變燈的亮度．原因是變阻器同時(shí)接了下面兩個(gè)接線(xiàn)柱．
（4）根據(jù)電路圖和實(shí)驗(yàn)室提供的器材，可以判斷出：實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)燈泡的最小電流為0.17A；加在燈泡兩端的最大電壓為3.6V；
（5）若小明所選電壓表的量程為0～3V、電流表的量程為0～0.6A，實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量時(shí)通過(guò)燈泡的電流至少為電流表滿(mǎn)刻度的三分之一，則測(cè)出燈泡的功率范圍只能是0.24W～1.5W．

Answer 1

分析 （1）為防止短路損壞儀器，在連接電路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；
（2）將電壓表與燈泡并聯(lián)；
（3）移動(dòng)滑片P也不能改變燈的亮度，可從變阻器的接法考慮；
（4）根據(jù)最大電阻值計(jì)算最小電流；
（5）當(dāng)電壓表為滿(mǎn)量程的$\frac{1}{3}$時(shí)，電流表的指針是否在$\frac{1}{3}$量程以上．如果電流表的指針在$\frac{1}{3}$量程到滿(mǎn)量程之間，此時(shí)電壓表示數(shù)為燈泡的最小電壓，根據(jù)P=UI能計(jì)算燈泡的最小功率，否則不符合要求．
當(dāng)電流表為滿(mǎn)量程的$\frac{1}{3}$時(shí)，電壓表的指針是否在$\frac{1}{3}$量程以上．如果電壓表的指針在$\frac{1}{3}$量程到滿(mǎn)量程之間，此時(shí)電流表示數(shù)為燈泡的最小電流，根據(jù)P=UI能計(jì)算燈泡的最小功率，否則不符合要求．
當(dāng)電壓表為滿(mǎn)量程時(shí)，電流表的指針是否在13量程以上．如果電流表的指針在$\frac{1}{3}$量程到滿(mǎn)量程之間，此時(shí)電壓表示數(shù)為燈泡的最大電壓，根據(jù)P=UI能計(jì)算燈泡的最大功率，否則不符合要求．
當(dāng)電流表為滿(mǎn)量程時(shí)，電壓表的指針是否在$\frac{1}{3}$量程以上．如果電壓表的指針在$\frac{1}{3}$量程到滿(mǎn)量程之間，此時(shí)電流表示數(shù)為燈泡的最大電流，根據(jù)P=UI能計(jì)算燈泡的最大功率，否則不符合要求．

解答 解：（1）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)S應(yīng)斷開(kāi)，防止因電路短路而損壞儀器；
（2）將電壓表與燈泡并聯(lián)，如圖所示：
；
（3）若小明連接電路后閉合開(kāi)關(guān)，燈L幾乎不發(fā)光，移動(dòng)滑片P也不能改變燈的亮度，可見(jiàn)電路中電阻較大，且變阻器的阻值不變，則可能是變阻器同時(shí)接了下面兩個(gè)接線(xiàn)柱．
（4）當(dāng)變阻器的阻值為20Ω時(shí)，電路中的電流最小，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{6Ω+20Ω}$≈0.17A；
電路中允許的最大電流為0.6A，加在燈泡兩端的最大電壓為U=IR_L=0.6A×6Ω=3.6V；
（5）當(dāng)燈泡兩端電壓為1V時(shí)（$\frac{1}{3}$量程），燈泡電流為：I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{L}}$=$\frac{1V}{6Ω}$≈0.16A＜0.2A（$\frac{1}{3}$量程），不符合題意．
當(dāng)燈泡中的電流為0.2A時(shí)（$\frac{1}{3}$量程），燈泡電流為U₁′=I₁′R_L=0.2A×6Ω=1.2V＞1V（$\frac{1}{3}$量程），符合題意，
所以，0.2A為燈泡的最小電流，
燈泡的最小功率為：P₁=U₁′I₁′=1.2V×0.2A=0.24W．
當(dāng)燈泡中的電流為0.6A時(shí)（滿(mǎn)量程），燈泡電壓為：U₂′=I₂′R_L=0.6A×6Ω=3.6V＞3V（滿(mǎn)量程），不符合題意．
當(dāng)燈泡中的電壓為3V時(shí)（滿(mǎn)量程），燈泡電流為：I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A＜0.6A（滿(mǎn)量程），
所以3V為燈泡的最大電壓，
燈泡的最大功率為：P₂=U₂I₂=3V×0.5A=1.5W．
故燈泡的功率范圍為0.24W～1.5W．   
故答案為：（1）短路；（2）見(jiàn)上圖；（3）變阻器同時(shí)接了下面兩個(gè)接線(xiàn)柱；（4）0.17；3.6；（5）0.24W～1.5W．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于移動(dòng)滑片求電路中電流范圍、燈泡電壓變化范圍、燈泡功率范圍的問(wèn)題，既要照顧到電流表，又要照顧到電壓表，都在要求的范圍內(nèi)．當(dāng)電流表合適時(shí)，求出電壓表的范圍，當(dāng)電壓表合適時(shí)，求出電流表的范圍，兼顧電壓表和電流表是很難的問(wèn)題．