Question

一個額定電壓是3.8V的小燈泡，其電阻約為10歐，小明和小剛想測定這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材：電流表、電壓表、開關(guān)各一個，二個規(guī)格為“10Ω 1A”．“50Ω  1A”滑動變阻器，導(dǎo)線若干，電源（電壓為12V）．
（1）小明設(shè)計了如圖甲所示電路圖，通過分析你認(rèn)為小明應(yīng)選用規(guī)格為

“50Ω1A”

的滑動變阻器．
（2）圖 乙已連接了部分電路．請你根據(jù)圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整．

（3）小明正確選擇了滑動變阻器，將圖乙的電路補(bǔ)充完整，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示有數(shù)且?guī)缀醪蛔儯�具體原因是

滑動變阻器同時接下面兩個接線柱

．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實驗．當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，該燈泡的額定功率是

1.216

W．
（5）小剛在實驗過程中發(fā)現(xiàn)電壓表損壞，他就利用剩下的器材和一個阻值已知的定值電阻R組成了如圖丁所示的電路，實驗時，他先將開關(guān)打到1，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表的示數(shù)為

3.8V

R

，然后再將開關(guān)打到2，保持滑動變阻器的電阻不變，讀出電流表的示數(shù)I，則小燈泡的額定功率為

（I-

3.8V

R

）×3.8V

（用已知量和測量的物理量表示）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)串聯(lián)電路特點及歐姆定律，求出燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器的規(guī)格．
（2）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，把燈泡、滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，連線時注意電壓表正負(fù)接線柱不要接反，注意滑動變阻器的接法．
（3）燈泡發(fā)光較暗，說明燈泡實際功率較小，電路電流較小，電路電阻較大；移動滑片，電壓表示數(shù)不變，說明滑動變阻器阻值不變，滑動變阻器接下面兩個接線柱，成為定值電阻．
（4）由圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出其額定功率．
（5）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)并聯(lián)電路特點與歐姆定律、電功率公式分析答題．

解答：解：（1）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=12V-3.8V=8.2V，
燈泡正常發(fā)光時的電流約為I=

UL

RL

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
∵I=

U

R

，∴此時滑動變阻器接入電路的阻值R=

U滑

I

=

8.2V

0.38A

≈21.6Ω＞10Ω，滑動變阻器應(yīng)選50Ω  1A”．
（2）燈泡額定電壓是6V，電壓表應(yīng)選0～15V量程，燈泡正常發(fā)光時的電流為0.38A，
電流表應(yīng)選0～0.6A量程，燈泡、滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示．

（3）閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)；任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變，且小于6V．
具體原因是：滑動變阻器把下面兩個接線柱接入電路，滑動變阻器成為定值電阻．
（4）由圖丙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A，
燈泡額定功率P_額=U_額I_額=3.8V×0.32A=1.216W；
（5）由圖丁所示電路圖可知，開關(guān)打到1時，兩電阻與燈泡并聯(lián)，電流表測電阻電流，當(dāng)燈泡兩端電壓等于其額定電壓3.8V時，燈泡正常發(fā)光，此時通過電阻R的電流，即電流表示數(shù)為I_R=

UL額

R

=

3.8V

R

；開關(guān)打到2時，燈泡與電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，通過燈泡的電流I_L=I-I_R=I-

3.8V

R

，
燈泡額定功率P=U_LI_L=（I-

3.8V

R

）×3.8V．
故答案為：（1）“50Ω  1A”；（2）電路圖如圖所示；（3）滑動變阻器同時接下面兩個接線柱；
（4）1.216；   （5）

3.8V

R

；（I-

3.8V

R

）×3.8V．

點評：本題考查了滑動變阻器的選擇、連接電路圖、實驗現(xiàn)象分析、電表讀數(shù)、求燈泡電功率等問題，是實驗的�？紗栴}；對電表讀數(shù)時，要先確定電表的量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．