Question

18．在“測定小燈泡的額定功率”實驗中，小明同學用一個電壓表、一個電流表、一個開關、電壓為6V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡，小燈泡的額定功率小于2W和一個標有“20Ω  1.5A”的滑動變阻器，設計的電路如圖甲所示的電路．

（1）請用鉛筆畫線代替導線，按照圖甲所示的電路圖，將圖乙的實物電路連接完整（連線不得交叉）；
（2）正確連接實驗電路后，開關試觸時，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．其故障原因可能是：燈泡處斷路．
（3）電路接好后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大．電路連接無誤，接下來應進行的操作是DC（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號）．
A．更換電池或小燈泡                     B．檢查電路是否短路
C．移動滑動變阻器滑片至最大值位置       D．斷開電路開關
（4）在實驗中，若電壓表示數(shù)為2V，則燈泡的實際功率＜額定功率（選填“＞”、“＜”或“=”）；在此基礎上，為了能測出燈泡的額定功率，必須將滑片向左（選填；左或右）當電壓表的示數(shù)為3.8V時小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖丙所示，則燈泡的額定功率為1.52W．
（5）如果將小燈泡更換成多個不同阻值的定值電阻，可以進行電流與電阻的關系的實驗，當定值電阻從10Ω換成20Ω時，保持電壓2V不變，滑動變阻器應向右（選填；左或右）移動，滑動變阻器的阻值不得小于40Ω．

Answer 1

分析 （1）把滑動變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，注意電流表量程與滑動變阻器的接法；
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或短路，也可能是燈泡以外的地方斷路；
（3）據(jù)實際情況判斷即可，即小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動變阻器沒移到阻值最大處，故據(jù)此分析正確做法即可；
（4）燈泡在額定電壓下的功率等于額定功率，由電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡兩端的電壓越小，燈泡的實際功率越小；
燈泡電壓小于額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應移動滑動變阻器滑片使滑動變阻器接入電路的阻值減小，使燈泡電壓變大，根據(jù)滑動變阻器的接法判斷滑片的移動方向；當燈泡電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；由電功率公式P=UI可以求出燈泡電功率；
（5）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關系，可計算出變阻器的最小阻值．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流不大于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.53A＜0.6A，
因此電流表選擇0～0.6A；電壓表選擇0～15V，滑動變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示；

（2）燈泡不亮，如果是短路或其它串聯(lián)部分斷路，電壓表無示數(shù)；燈泡斷路，電壓表與電源串聯(lián)測量電源電壓有示數(shù)．所以故障為燈泡斷路．
（3）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動變阻器沒移到阻值最大處，按要求應先斷開開關再移滑片，故次序是先D后C．
（4）電壓表示數(shù)2V小于燈泡額定電壓3.8V，由電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡實際功率小于燈泡額定功率；
由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，燈泡兩端的電壓變大，當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時，燈泡正常發(fā)光，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（5）如果將小燈泡更換成多個不同阻值的定值電阻，可以進行電流與電阻的關系的實驗，當定值電阻從10Ω換成20Ω時，定值電阻兩端的電壓變大，故要求定值電阻兩端電壓與原來一樣不變，故應該減小定值電阻兩端的電壓，所以變阻器分擔的電壓應該變大，故變阻器的滑片應該向右移動；
在探究電流跟電阻的關系的實驗中，保持電阻兩端的電壓為2V不變，則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點得：
I_定值=I_滑動，
即：$\frac{{U}_{定}}{{R}_{定}}$=$\frac{U-{U}_{定}}{{R}_{滑}}$
$\frac{2V}{{R}_{定}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑}}$
故R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動，
因為R_滑動=40Ω，故此時變阻器的最小阻值不能小于40Ω；
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡處斷路；（3）D、C；（4）＜；左；3.8；1.52；（5）右；40；

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、實驗注意事項、電表讀數(shù)、求燈泡功率等問題，連接電路圖時要注意電表量程的選擇；對電表讀數(shù)時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．