Question

燈泡L正常工作時的電壓為3.6V，燈絲的電阻約為18Ω，電流表量程為“0～0.6A”和“0～3A”，電壓表只有“0～3V”檔可利用，電源電壓恒為6V，滑動變阻器有“10Ω、1A”、“15Ω、1A”、“20Ω、1A”可供選用
（1）畫出測量所需小燈泡額定功率的電路圖（在虛線框甲內）
（2）變阻器阻值置于最大處后，若無需再移動滑片P就可閉合開關，變阻器應選

 

，并按題意連接好實物圖乙，并在甲中畫出電路圖．
（3）調節滑片P待電壓表示數為

 

V時，燈泡恰好正常發光．此時電流表示數見圖丙，則燈泡額定功率為

 

W．

Answer 1

分析：（1）燈泡額定電壓大于電壓表量程，可用電壓表測滑動變阻器兩端電壓，據此設計實驗電路．
（2）為保證安全，由串聯電路特點及歐姆定律求出燈泡電壓為額定電壓時滑動變阻器的電阻，此阻值為滑動變阻器的最小阻值；然后求出電壓表示數最大，為3V時，滑動變阻器的阻值，該阻值是滑動變阻器的最大阻值，然后選擇滑動變阻器；根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發光時的電流確定電流表量程，然后根據電路圖連接實物電路圖．
（3）根據串聯電路特點求出燈泡正常發光時，滑動變阻器的電壓，即電壓表示數；根據電流表量程及圖丙所示電流表確定電流表分度值，讀出電流表示數，然后由P=UI求出燈泡額定功率．

解答：解：（1）電源、開關、燈泡、電流表、滑動變阻器串聯，電壓表并聯在滑動變阻器兩端，電路圖如圖甲所示．
（2）①燈泡額定電壓是U_L=3.6V，則滑動變阻器的最小分壓U_R最小=U-U_L=6V-3.6V=2.4V，
燈泡正常發光時的電流約為I=

UL

RL

=

3.6V

18Ω

=0.2A，滑動變阻器的最小阻值R_最小=

UR最小

I

=

2.4V

0.2A

=12Ω；
電壓表量程是0～3V，電壓表與滑動變阻器并聯，則滑動變阻器最大電壓U_R最大=3V，
此時燈泡兩端電壓U_L′=U-U_R最大=6V-3V=3V，電路電流I′=

UL′

RL

=

3V

18Ω

=

1

6

A，
滑動變阻器最大阻值R_最大=

UR最大

I′

=

3V

1 6 A

=18Ω，滑動變阻器的取值范圍是12Ω～18Ω，
因此變阻器阻值置于最大處后，若無需再移動滑片P就可閉合開關，變阻器應選“15Ω、1A”．
②燈泡正常發光時的電流約為I=

UL

RL

=

3.6V

18Ω

=0.2A，電流表選0～0.6A量程，電壓表選0～3V量程，
根據電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖乙所示．

（3）燈泡正常發光時，燈泡電壓等于額定電壓U_L=3.6V，此時滑動變阻器兩端電壓U_滑動=U-U_L=6V-3.6V=2.4V，則此時電壓表示數是2.4V；電流表量程是0～0.6A，由圖丙所示電流表可知，電流表分度值是0.02A，電流表讀數是0.2A，
燈泡額定功率P=U_LI=3.6V×0.2A=0.72W．
故答案為：（1）電路圖如圖甲所示；（2）“15Ω、1A”；實物電路圖如圖乙所示；（3）2.4；0.72．

點評：本題考查了實驗電路設計、實驗器材的選取、連接實物電路圖、電流表讀數、求燈泡功率等問題，是實驗的常考問題，一定要掌握；選擇滑動變阻器的規格是本題的難點，知道保證安全的條件、熟練應用串聯電路特點及歐姆定律是正確解題的關鍵．