Question

10．在“測定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻”的實(shí)驗(yàn)中，琪琪和航航設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示，電源電壓恒為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V．琪琪的實(shí)驗(yàn)過程如下：
﹙1﹚她調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，小燈泡不能正常發(fā)光，而航航發(fā)現(xiàn)了問題，于是繼續(xù)向左﹙選填“左”或“右”﹚端調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．若此時(shí)通過小燈泡的電流如圖乙所示，電流為0.4A．
﹙2﹚她倆重新選擇實(shí)驗(yàn)器材，不用電壓表就測出了I_額=0.3A的小燈泡的額定功率，設(shè)計(jì)的電路圖如圖丙所示．請你將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整，并計(jì)算出小燈泡的額定功率﹙電源電壓恒定且未知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值30Ω﹚．
①將滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)到最大，開關(guān)S閉合，S₁閉合，讀出電流表的示數(shù)為0.2A，則電源電壓為6V；
②開關(guān)S閉合，S₁斷開，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電流為0.3A時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；
③開關(guān)S、S₁均閉合，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，讀出電流表的示數(shù)為0.4A；
④小燈泡額定功率P_額=0.45W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)物電路可知電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)分壓可知滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)方向；根據(jù)圖乙所示電壓表的量程確定其分度值，讀出電壓表示數(shù)；
（2）小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，用電流表測流過電路的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時(shí)，燈泡兩端電壓，然后由P=UI求出燈泡額定功率．

解答 解：（1）由圖甲可知，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，
此時(shí)小燈泡兩端的電壓為4.5V-2.5V=2V＜2.5V，所以小燈泡不能正常發(fā)光，
需要減小滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，
故應(yīng)向左端調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，小燈泡兩端的電壓為2.5V，小燈泡正常發(fā)光．
由圖乙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為0.4A．
（2）①將滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)到最大，開關(guān)S閉合，S₁閉合，燈泡被短路，電路為滑動(dòng)變阻器的簡單電路，
讀出電流表的示數(shù)為I=0.2A，則電源電壓為U=IR_最大=0.2A×30Ω=6V；
②開關(guān)S閉合，S₁斷開，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，要使小燈泡正常發(fā)光，
調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電流等于其額定電流 0.3A；
③關(guān)S、S₁均閉合，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，讀出電流表的示數(shù)為I′=0.4A；
燈泡被短路，電路為滑動(dòng)變阻器的簡單電路，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω；
④小燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：U_滑=I_額R_滑=0.3A×15Ω=4.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，小燈泡的額定電壓：
U_額=U-U_滑=6V-4.5V=1.5V，
則小燈泡額定功率P_額=U_額I_額=1.5V×0.3A=0.45W．
故答案為：（1）左；2；0.4；（2）①6；②0.3；③滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變；④0.45．

點(diǎn)評 本題考查了滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、電流表讀數(shù)、求燈泡功率、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等問題，綜合性較強(qiáng)，有一定的難度，最后一問設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)步驟的表述是本題的難點(diǎn)．