Question

10．在“測量小燈泡電功率的實驗”中，小燈泡的額定電壓為3.8V．電阻大約為10Ω，電源電壓為6V且保持不變，其它器材如圖所示．實驗中小東發現電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．
（1）小東仍利用這些器材進行實驗，設計連出了如下面的實物圖，但有一根導線連錯了，請幫他在連錯的導線上畫“×”，并連上正確的導線．同時在方框內畫出對應的電路圖．

（2）實驗中有兩個可供選擇的滑動變阻器，分別為“5Ω1A”和“10Ω1A”，為了能順利完成實驗，應選擇10Ω1A合適．
（3）小東測出了如表的三組實驗數據，請你幫他計算出小燈泡的額定電功率并填入表格內．

實驗次數	電壓表示數	電流表示數	燈泡亮度變化	燈泡額定功率
1	3V	0.30A	↓逐漸變亮
2	2.6V	0.34A
3	2.2V	0.38A

（4）在測量小燈泡的額定功率時，為使小燈泡的電壓為額定電壓，需對電路進行怎樣的具體操作．

Answer 1

分析 （1）小燈泡和滑動變阻器串聯分壓，因此滑動變阻器分擔的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．實驗中，小東發現電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．故電壓表不能用來測量燈泡兩端的電壓，但可以用來測量滑動變阻器兩端的電壓，只要讓它的電壓為2.2V，就表示燈泡的電壓為3.8V．
（2）滑動變阻器在實驗電路中有兩個作用：一是保護電路的作用；二是調節小燈泡兩端的電壓的作用．滑動變阻器和燈泡串聯，有分壓作用，因此要選擇合適的滑動變阻器才能起到相應的作用．
（3）要計算燈泡的額定功率，必須和燈泡的額定電壓相對應，從表中找出額定電壓U_額和相對應的電流I，根據公式P_額=U_額I計算出燈泡的額定功率．
（4）通過調節滑動變阻器是燈泡正常發光．

解答 解：（1）電源電壓U=6V，小燈泡兩端的電壓U_L=3.8V，小燈泡和滑動變阻器串聯分壓，因此滑動變阻器分擔的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．實驗中小東發現電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．故電壓表不能用來測量燈泡兩端的電壓，但可以用來測量滑動變阻器兩端的電壓，只要讓它的電壓為2.2V，就表示燈泡的電壓為3.8V．
故重新連接的實物圖和電路圖如下圖所示：

（2）電源電壓U=6V，小燈泡的額定電壓U_額=3.8V，小燈泡和滑動變阻器串聯，起分壓作用，故要求滑動變阻器能夠至少分擔U_滑=2.2V電壓，小燈泡的電阻R_L=10Ω．
根據串聯電路的分壓特點公式：$\frac{{U}_{額}}{{U}_{滑}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3.8V}{2.2V}$=$\frac{10Ω}{{R}_{滑}}$
滑動變阻器的最小阻值不得小于：
R_滑=$\frac{2.2V×10Ω}{3.8V}$=5.8Ω
所以，“5Ω  1A”的滑動變阻器不符合要求．
故答案為：“10Ω 1A”
（3）電壓表示數為2.2V時，燈泡正常發光，相對應的電流I=0.38A，燈泡的額定功率為：P=UI=3.8V×0.35A=1.444W；
（4）為了使燈泡正常發光，應斷開開關，將滑片調至最左端，閉合開關，向右調節滑片，直至電壓表示數為2.2V．
故答案為：（1）如圖；（2）10Ω1A；（3）1.444；（4）斷開開關，將滑片調至最左端，閉合開關，向右調節滑片，直至電壓表示數為2.2V．

點評 在本題目中，滑動變阻器的選擇是本題的難點，要根據串聯分壓的特點去分析．本題綜合性比較強，是中考的熱點題型，希望引起同學們的注意．