Question

按圖1所示的電路圖做“測量小電燈的功率”的實驗．所用器材有：標有“3.8V”字樣的待測小電燈、電壓恒為6V的電源、標有“20Ω 1A”的滑動變阻器、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、電壓表（量程為0～3V、0～15V）、開關及導線若干．

（1）某學生按圖連好電路，檢查確認元件完好、電路連接正確后，閉合開關S時發現燈泡不亮，該同學接下來應該進行的一步操作是：______．
（2）某學生的實驗記錄如下表．

電壓表的示數U/V	電流表的示數I/A	小電燈的功率P/W
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

分析表中的數據，可得到：
①小電燈的額定功率為______w；
②當小電燈正常工作時，滑動變阻器連入電路的阻值是______Ω．（計算結果保留一位小數）
（3）若電壓表的0-15V量程已損壞，只能使用0～3V量程，其它器材不變，如何測出小電燈的額定功率？
①在虛線框中畫出測量電路圖（圖2）；
②若小電燈兩端最大可加4.5V的電壓，為保證實驗時你所設計的測量電路中各元件的安全，參照上表中的實驗數據，可計算得：滑動變阻器可調節的范圍應是______Ω～______Ω．（計算結果保留一位小數）

Answer 1

【答案】分析：（1）連好電路，檢查確認元件完好、電路連接正確后，閉合開關S時發現燈泡不亮，有可能是滑動變阻器連入電路的電阻值太大，通過的電流太小，導致燈泡無法發光；
（2）①從表中找出燈泡額定電壓下的電流值，根據P=UI求出燈泡的額定功率；
②根據燈泡的額定電壓和電源電壓，求出滑動變阻兩端的電壓，根據燈泡的額定電流，求出滑動變阻器連入電路的電阻值；
（3））①0～15V量程已損壞，而燈泡額定電壓為3.8V，超過電壓表的另一量程0～3V；電源電壓是6V，燈泡正常發光時，與燈泡串聯的滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V，小于電壓表量程0～3V，因此可以用電壓表測滑動變阻器電壓，以便間接測量燈泡電壓，據此作出電路圖；
②根據題意確定滑動變阻器兩端的最大電壓與最小電壓值，由串聯電路特點求出相應的燈泡電壓，由表中數據找出電壓所對應的電流，然后由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大與最小阻值，然后確定其范圍．
解答：解：（1）連好電路，檢查確認元件完好、電路連接正確后，閉合開關S時發現燈泡不亮，有可能是滑動變阻器連入電路的電阻值太大，通過的電流太小，導致燈泡無法發光，所以接下來的操作是：移動滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發光；
（2）①燈泡的額定電壓U_額=3.8V，此時的電流I=0.30A，所以燈泡的額定功率P_額=U_額I=3.8V×0.30A=1.14W；
②滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_額=6V-3.8V=2.2V，
滑動變阻器連入電路的阻值：R_滑==≈7.3Ω；
（3）①電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯電路，電壓表并聯在滑動變阻器兩端，電路圖如圖所示；

②a、當電壓表示數為最大值3V時，小電燈兩端的電壓為6V-3V=3V，由表中數據知，電流為0.25A，此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑1==12Ω；
b、當小電燈電壓為4.5V時，由表中數據知，電路電流為0.32A，此時滑動變阻器兩端電壓為6V-4.5V=1.5V，此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑2=≈4.7Ω；
則滑動變阻器接入電路的阻值范圍是4.7Ω～12Ω；
故答案為：（1）移動滑動變阻器的滑片，觀察燈泡是否發光；（2）①1.14；②7.3；（3）①電路圖見上圖；②4.7；12．
點評：本題考查了電路故障分析、求功率、求電阻阻值、設計實驗電路圖等問題，最后一問求滑動變阻器接入電路的阻值范圍有一定難度；解題時要認真、細心答題．