Question

12．一只標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡，燈絲電阻約為15Ω，小明想測它正常發(fā)光時的電阻，選用了以下器材：電流表、電壓表、開關(guān)、變阻器各一個，導(dǎo)線和新干電池若干．

（1）如圖甲，小明所選的器材及連接的電路圖中有兩處錯誤，請指出：
①電源電壓小于燈泡的額定電壓，
②將滑動變阻器兩個上接線柱同時接入電路．
（2）小明糾正錯誤后開始實驗，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表沒有示數(shù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電壓表15V量程已經(jīng)損壞，3V量程完好，現(xiàn)根據(jù)已有器材完成實驗任務(wù)．
①請設(shè)計電路圖，并畫在乙圖方框中．
②在實驗過程中，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)為0.7V（或2.2V）V時，記下電流表示數(shù)如圖丙，算出燈絲電阻為16Ω．（計算結(jié)果保留整數(shù)）

Answer 1

分析 （1）在實物圖中找出錯誤的連接，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器三者的正確使用方法上考慮：
電流表量程的選擇：根據(jù)燈泡的額定電壓為3.8V判斷，由于電阻約為15Ω根據(jù)歐姆定律得出電路中的最大電流即可判斷電流表的量程．
還要注意電壓表、電流表的正負接線柱、連接方法等．
滑動變阻器從接線柱一上一下的選擇和滑片位置考慮．
（2）一節(jié)新干電池的電壓為1.5V，電池串聯(lián)，總電壓等于各串聯(lián)電池之和．
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電壓之和，知電源電壓和燈泡額定電壓，可以求出滑動變阻器兩端電壓；
電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道電壓和電流，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計算出燈泡的電阻．

解答 解：（1）①一節(jié)新干電池的電壓為1.5V，兩節(jié)新干電池串聯(lián)，電源電壓為3V，小于燈泡的額定電壓，燈泡不能正常工作．
②滑動變阻器有四個接線柱，實物圖中，滑動變阻器接入上面兩個接線柱，移動滑片不能起到改變燈泡電壓和電流的作用．
（2）①燈泡額定電壓為3.8V，電壓表應(yīng)該選擇0～15V量程，但是0～15V量程損壞，根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體電壓之和，若知道電源電壓，測滑動變阻器電壓，求燈泡額定電壓．所以將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，電路圖設(shè)計如下圖：

②燈泡正常工作時電壓為3.8V，滑動變阻器最大電壓不能超過3V，又因為電源是由干電池來提供，電源總電壓不能超過3.8V+3V=6.8V，需大于3.8V，所以電源電壓只能為4.5V，（3節(jié)干電池串聯(lián)）或6V（4節(jié)干電池串聯(lián)）．
電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表示數(shù)為0.7V（電源4.5V）或2.2V（電源為6V）．
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0.24A．
R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.24A}$≈16Ω．
故答案為：（1）①電源電壓小于燈泡的額定電壓；
②將滑動變阻器兩個上接線柱同時接入電路；
（2）①如上圖；②0.7V（或2.2V）；
（3）16．

點評 干電池電壓、家庭電壓在題目中，一般不直接給出，而是作為隱含體積出現(xiàn)，注意挖掘．
此題間接測量燈泡額定電壓，在電壓表的一個量程損壞時，經(jīng)常用到，要認(rèn)真理解．