Question

13．在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，燈泡上標(biāo)有“3.8V”的字樣，電源電壓恒定為9V
（1）請(qǐng)你用筆劃線代替導(dǎo)線，將甲圖中的實(shí)物電路連接完整，要求滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮，電壓表量程要合適．
（2）連接好圖甲所示電路，小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為10Ω，則實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇50Ω1A（選填“10Ω 2A”或“50Ω 1A”）規(guī)格的滑動(dòng)變阻器．
（3）閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)應(yīng)將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)，在移動(dòng)變阻器滑片的過(guò)程中，眼睛應(yīng)注視電壓表的示數(shù)，直至燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.216W．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，又找來(lái)一個(gè)阻值為R₀的電阻和兩個(gè)開關(guān)．并借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，也能測(cè)出了小燈泡的額定功率，請(qǐng)完成下列的實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S₁和S₂，移動(dòng)滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí)，停止移動(dòng)滑片，然后再斷開閉合的所有開關(guān)；
②保持滑片的位置不動(dòng)，再閉合開關(guān)S₁和S₃，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U₀；
③燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和測(cè)量量表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓選擇電壓表量程；滑片向左滑動(dòng)時(shí)燈變亮，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變小，故應(yīng)選左接線柱；
（2）由串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，由歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器．
（3）移動(dòng)滑片使燈正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為額定電壓U=3.8V，讀出電流表的示數(shù)，利用P=UI求出功率；
（4）要測(cè)量燈泡額定功率，首先讓燈泡兩端電壓等于額定電壓3.8V，然后結(jié)合電路圖，在讓燈泡正常工作前提下，找出能夠計(jì)算出電功率的實(shí)驗(yàn)步驟，最后計(jì)算出電功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，故電壓表量程為0-15V；電流表選用小量程，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變大，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)接左下接線柱B；如圖：
；
（2）小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為10Ω，則燈泡的額定電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為9V-3.8V=5.2V，則滑動(dòng)變阻器電阻為：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{5.2V}{0.38A}$=13.7Ω，故選規(guī)格為“50Ω 1A”的變阻器；
（3）電壓表的示數(shù)為2.5V，小于額定電壓，故應(yīng)增大燈泡兩端電壓，增大電流，減小滑動(dòng)變阻器電阻，故滑片向左移動(dòng)；在移動(dòng)變阻器滑片的過(guò)程中，眼睛應(yīng)注視電壓表的示數(shù)，直至燈泡正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.32A，則燈泡的額定功率為P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）（4）①讓燈泡兩端電壓等于額定電壓3.8V，使燈泡正常工作，應(yīng)閉合開關(guān)S₁和S₃，移動(dòng)滑片電壓表示數(shù)為3.8V．
②使燈泡能夠正常工作，能夠通過(guò)已知電阻R₀計(jì)算出通過(guò)燈泡電流，應(yīng)閉合開關(guān)S₁和S₂，讀出電壓表示數(shù)U，由R₀兩端電壓：U₀=U-U_燈，通過(guò)R₀電流I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．
③當(dāng)閉合S₁和S₃時(shí)，R₀和燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，當(dāng)閉合S₁和S₂時(shí)，電壓表測(cè)R₀和燈泡兩端總電壓，
由R₀兩端電壓，U₀=U-U_燈=U-3.8V，通過(guò)R₀電流I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，燈泡的額定功率P=U_燈I=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如圖；（2）50Ω 1A；（3）左；電壓；1.216；（4）①S₁和S₂；3.8；②S₁和S₃；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了，電路連接、故障分析、功率的計(jì)算、電路設(shè)計(jì)，特別是電路設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是難點(diǎn)．