Question

8．圖甲是小超同學設計的“測量小燈泡額定功率”的電路圖．電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V、額定功率約為1W．滑動變阻器有兩個，R₁（5Ω 0.5A）、R₂ （10Ω 1A）．

（1）請用筆畫線代替導線將圖乙的實物圖補充完整．
（2）小超應該選擇的滑動變阻器是R₂．
（3）用合開關S前，滑片P應滑到最右端（選填“左端”或“右端”），閉合開關S后燈泡不亮，兩電表有較小的示數，燈泡不亮的原因是變阻器連入過大，接下來的操作是：調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表的示數為2.5V．
（4）小超確定電路連接正確后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，此時眼睛應該觀察電壓表的示數．小燈泡正常發光時，電流表的指針如圖丙所示，通過小燈泡的電流為0.48 A．其額定功率為1.2W．滑動變阻器在實驗中的作用：①保護電路；②調節燈泡兩端電壓．

Answer 1

分析 （1）根據I=$\frac{P}{U}$求出燈泡燈泡額定電流的大約值確定電流表的量程，且與滑動變阻器串聯；滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，電壓表與燈泡并聯，燈泡與電源的負極相連；
（2）額定電壓下燈泡正常發光，根據串聯電路的電壓特點得出滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻即可判斷其規格；
（3）用合開關S前，為防止電路中電流過大燒壞電路元件，保護電路的滑動變阻器處于最大阻值處；電表都有示數說明電路無故障，可通過調節變阻器使燈泡發光；
（4）實驗的目的是測額定電壓下燈泡的電功率，所以調節滑片時應觀察電壓表的示數；根據電流表的量程和分度值讀出其實數，根據P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）燈泡的額定電流約為I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與滑動變阻器串聯；滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，電壓表與燈泡并聯，燈泡與電源的負極相連；如圖所示：
；
（2）燈泡正常工作時的電壓為2.5V，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動變阻器接入電路的電阻約為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.4A}$=8.75Ω＞5Ω，
故選R₂．
（3）用合開關S前，保護電路的滑動變阻器處于最大值的右端；
閉合開關S后燈泡不亮，兩電表有較小的示數，說明燈泡兩端電壓不到2.5V，原因是變阻器連入過大，所以應使燈泡兩端電壓增大，需要調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表的示數為2.5V；
（4）本實驗的目的是測額定電壓下燈泡的實際功率，所以調節滑片時應觀察電壓表的示數，使其達到燈泡的額定電壓；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電壓表的示數為0.48A；
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.48A=1.2W；
滑動變阻器在實驗中的作用：①保護電路；②調節燈泡兩端電壓．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）R₂；
（3）右端；變阻器連入過大；調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表的示數為2.5V；
（4）電壓表的示數；0.48；1.2；①保護電路；②調節燈泡兩端電壓．

點評 本題考查了實物電路圖的連接、滑動變阻器的使用、電流表的讀數、電功率的計算等，關鍵是根據已知條件確定電流表的量程和根據串聯電路的特點、歐姆定律選擇滑動變阻器的規格．