Question

11．要測量一個額定電壓是3.8V的小燈泡的額定功率，估計小燈泡工作時的電阻約為10Ω．現(xiàn)有電流表、電壓表、開關各一個，三個規(guī)格分別為“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑動變阻器，導線若干，電源（8V）一個．

（1）小科設計了如圖甲所示的電路圖，通過分析小科應選用規(guī)格為50Ω0.5A的滑動變阻器．
（2）請你根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫線代替導線，將圖乙中的實驗電路補充完整（要求減小誤差，導線不要交叉）
（3）小科正確選擇了滑動變阻器，連接好電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光較暗，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零），請分析具體原因燈泡斷路．
（4）小科排除故障后，繼續(xù)實驗．當電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則該燈泡的額定功率是1.292W．

Answer 1

分析 （1）判斷滑動變阻器的使用規(guī)格，同時要考慮滑動變阻器的電阻和允許通過的最大電流；
（2）從電源正極開始，按照電流方向，依次串聯(lián)各元件，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；滑動變阻器串聯(lián)在電路中，且要接一上一下；
（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，燈泡可能短路或斷路．燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導線電壓，示數(shù)為0．
（4）電流表的讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)，知道電壓和電流，根據(jù)P=UI，計算額定功率．

解答 解：（1）電路電流最大約為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
“1KΩ  0.1A”的滑動變阻器電流太小不適合．
燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U'=U-U₂=8V-3.8V=4.2V，
滑動變阻器電阻為：R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{4.2V}{0.38A}$=11.1Ω，
“10Ω  1A”的電阻太小，不能滿足實驗需要，
故選擇“50Ω  0.5A”滑動變阻器．
（2）電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V，滑動變阻器選擇左下端接線柱，如圖所示：

（3）閉合開關，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，移動滑片，電壓表示數(shù)不為0且不變，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，所以燈泡斷路．
（4）由圖丙知，電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.34A．
P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
故答案為：（1）50Ω 0.5A；（2）見上圖； （3）燈泡斷路；（4）1.292．

點評 本道首先考查學生的實驗探究能力，對實際問題的解決能力．具體的知識點是學生對“測量小燈泡電功率”實驗的掌握情況，包括實驗的原理，實驗的電路連接，滑動變阻器的使用，電流表的讀數(shù)，故障的查找等．