Question

12．測量“小燈泡的電功率”．小燈泡的額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間．所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V）、開關各一個，滑動變阻器（“5Ω  2A”、“20Ω  1A”）兩個，導線若干．

（1）如圖甲是小明沒有連接完的實物電路，請你用筆畫線代替導線將實物圖補充完整．
（2）小明選用的滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω1A”．
（3）閉合開關，移動滑片，當電流表的示數為0.3A時，電壓表的示數如圖乙所示，讀數為4V，小燈泡的額定功率為1.2W．
（4）小紅沒用電壓表，但多用了一個開關，其它器材與小明的相同，也測出了小燈泡的額定功率．她設計了如圖丙所示電路圖，請你幫她完成實驗步驟：
①按圖線連接電路；
②只閉合開關S₁，移動滑片P，使電流表的示數為0.3A；
③在閉合開關S₂，不移動（填“移動”或“不移動”）滑片P位置，記下電流表示數為1A；
④小燈泡的額定功率為1.26W．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表連線不完整，根據題意確定電壓表量程，電壓表應與燈泡并聯(lián)．
（2）求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值選擇滑動變阻器．
（3）根據電壓表量程由圖乙所示電壓表確定其分度值，讀出電壓表示數，由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，用電流表測流過電路的電流，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時，燈泡兩端電壓，然后由P=UI求出燈泡額定功率．

解答 解：（1）燈泡額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，則燈泡額定電壓U=IR在3V～4.5V間，電壓表應選0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

（2）電路電流為燈泡額定電流0.3A時，由U=IR可知，燈泡兩端電壓約為
3V～4.5V，此時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_燈，滑動變阻器兩端電壓約為1.5V～3V，由R=$\frac{U}{I}$可知，此時滑動變阻器接入電路的阻值約為5Ω～10Ω，則滑動變阻器應選擇“20Ω  1A”；
（3）電壓表量程是0～15V，由圖乙可知，電壓表分度值是0.5V，電壓表示數是4V，燈泡額定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
（4）②閉合開關S₁、斷開S₂，移動滑動變阻器滑片，使電流表示數為0.3A；
③滑片位置不動，閉合開關S₁、S₂，讀出電流表示數1A；
④求燈泡額定功率．
1、滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω；
2、滑動變阻器兩端的電壓U_滑=0.3A×R_滑=0.3A×6Ω=1.8V；
3、燈泡兩端電壓U_燈=U-U_滑=6V-1.8V=4.2V；
4、燈泡額定功率P_額=I_燈U_燈=0.3A×4.2V=1.26W；
故答案為：（1）見上圖；（2）“20Ω1A”（3）4；1.2；（4）②S₁；0.3A；③不移動；④1.26．

點評 本題考查了連接電路圖、實驗器材的選擇、電壓表讀數、求燈泡功率等問題，連接實物電路圖時要注意電表量程的選擇；對電表讀數時要先確定其量程與分度值，然后再讀數．