Question

4．小明設(shè)計(jì)的“測(cè)定小燈泡額定功率”實(shí)驗(yàn)電路如圖（甲）所示．電源電壓為9V，小燈泡的額定電壓為3.0V，其電阻約為10Ω，可供選擇的滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω和50Ω．

（1）小明應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是R₂（選填“R₁“或“R₂”）
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整．
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的指針位置如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是1.2W．
（4）小霞組電路連接完好，當(dāng)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，電流表均無示數(shù)，而電壓表有示數(shù)且等于電源電壓，則電路中出現(xiàn)的故障為燈泡斷路．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電路電流，由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓選擇電壓表量程，把滑動(dòng)變阻器、燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反，注意滑動(dòng)變阻器要接一上一下兩個(gè)接線柱．
（3）根據(jù)圖丙確定電流表的量程與最小分度值，讀出電流表讀數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．
（4）電路連接完好，當(dāng)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，電流表均無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)且等于電源電壓，電壓表與燈泡并聯(lián)，說明斷路位置在燈泡處．

解答 解：（1）泡正常發(fā)光時(shí)，電流約為I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=9V-3V=6V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω＞10Ω，
因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．
（2）燈泡額定電壓是3V，電壓表選0～3V量程，滑動(dòng)變阻器、燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．

（3）由圖丙知，電流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.4A，燈泡額定功率P=UI=3.0V×0.4A=1.2W．
（4）小霞組電路連接完好，當(dāng)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，電流表均無示數(shù)，而電壓表有示數(shù)且等于電源電壓，則電路中出現(xiàn)的故障為燈泡斷路．
故答案為：（1）R₂；（2）電路圖如圖所示；（3）1.2；（4）燈泡斷路．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)，考查了電壓表、電流表的連接及讀數(shù)，同時(shí)考查了電阻及電功率的計(jì)算，其中還涉及到了電路故障的分析及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析．