Question

10．在“測定小燈泡功率”的實驗中，提供的器材有：“3.8V？A”的小燈、“10Ω  1A”的滑動變阻器、四節新干電池等．
（l）連接電路時開關應斷開．
（2）請用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整，使閉合開關時滑動變阻器連入 電路的電阻最大．
（3）閉合開關，發現燈泡不亮，兩電表均無示數．為了查找故障，小明將電壓表拆下，在開關閉合狀態下，分別將電壓表接在電源、滑動變阻器及開關兩端，結果只有接在滑動變阻 器兩端時，電壓表無示數，則肯定出現故障的元件是開關．
（4）排除故障后繼續實驗，滑片 P移到某一位置時，電壓表示數如圖乙所示，為測量燈泡的額定功率，應將滑片P向右端移動，直至電壓表的示數為3.8V，此時電流表示數如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是1.14W．
（5）若用該電路測量規格是“2.5V  0.3A”燈泡的額定功率，須對實驗進行適當調整，寫出你的做法．
方法一：換最大阻值較大的滑動變阻器（或串聯定值電阻）；
方法二：減小電池個數．

Answer 1

分析 （1）連接電路時開關應斷開；
（2）電壓表選用大量程，電流表選用小量程，并注意變阻器接線柱與電壓接線柱的接法；
（3）電流表在干路上，無示數，說明電路故障為斷路；如果電壓有示數，說明與電壓表串聯的元件是完好的；如果無示數，說明與電壓表串聯的元件有斷路，或與電壓表并聯的元件短路或電路中無電源，據此判斷故障所在；（4）根據燈的額定電壓確定電壓表的量程讀數，比較實際電壓和額定電壓的大小，根據分壓原理確定滑片移動的方向；認清電流表的分度值讀數，由P_額=U_額I計算燈的額定功率；
（5）①計算燈正常工作時的電阻，電源電壓為4×1.5V=6V，求出滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理求出變阻的最小電阻；
②減小電源電壓來達到目的．

解答 解：（1）為保護電路元件，連接電路時，開關應斷開；
（2）3.8V＞3V，由圖丙知，電流表選用小量程；要使閉合開關時滑動變阻器連入電路的電阻最大，滑片以右部分的電阻絲連入電路，如右圖所示；
（3）閉合開關，發現燈泡不亮，兩電表均無示數，則此電路為斷路；在開關閉合狀態下，將電壓表接在電源兩端時，電壓表有示數，說明電源、電壓表是完好的；電壓表接在開關兩端時有示數，說明開關以外的電路是通路，而開關是斷開的，所以，肯定出現故障的元件是開關（電壓表接在滑動變阻器兩端，因無電源，沒有示數）；
（4）燈的額定電壓為3.8V＞3V，電壓表選用大量程，分度值為0.5V，示數為3V，所以，為使燈正常發光，應增加燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻減小，滑動變阻器的滑片向右移動；電流表小量程的分度值為0.02A，示數為0.3A，小燈泡的額定功率P_額=U_額I=3.8V×0.3A=1.14W；
（5）方法一：燈正常工作時的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω，滑動變阻器要分去的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V的電壓，燈才能正常工作，根據分壓原理，$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$=$\frac{{R}_{滑}}{{R}_{L}}$，滑動變阻器的電阻至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$×R_L=$\frac{3.5}{2.5}$×8.3Ω≈11.62Ω，所以，可換最大阻值較大的滑動變阻器（或串聯定值電阻）；
方法二：由上面的計算可知，“10Ω 1A”的滑動變阻器最大阻值連入電路時，燈的電壓仍高于2.5V，所以，也可以采用減小電池個數的方法來減小電源電壓達到使燈正常發光的目的．
故答案為：（1）斷開；
（2）如上圖所示；
（3）開關；
（4）右；1.14；
（5）方法一：換最大阻值較大的滑動變阻器（或串聯定值電阻）；方法二：減小電池個數．

點評 本題測量燈的電功率，考查電路的連接、故障的查找、及實驗方案的設定等，綜合性較強．