Question

12．如圖是小明設(shè)計(jì)的“測(cè)量小燈泡額定功率”的電路圖．已知定值電阻R₀=15Ω，滑動(dòng)變阻器R（20Ω 1A），電源電壓為18V．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物電路圖補(bǔ)充完整．
（2）閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑到最右端．（選填“左端”或“右端”）
（3）小明正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器燈泡都不亮，且電壓表沒有示數(shù)，電流表有明顯偏轉(zhuǎn)，其故障是小燈泡被短路．
（4）小明排除電路故障后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于中點(diǎn)時(shí)，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的指針如圖3所示，則小燈泡的額定功率為2.88W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)（4）中條件，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)圖3讀出電流表的示數(shù)，由歐姆定律分別求變阻器和定值電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)求出燈的額定電壓，從而確定電壓表的量程；
（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于阻值最大處；
（3）若電流表有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電路處于通路，電壓表沒有示數(shù)，電壓表被短路或與電壓表串聯(lián)部分?jǐn)嗦�，�?jù)此確定故障所在；
（4）結(jié)合（1）的分析，根據(jù)P_額=U_額I求燈的額定功率．

解答 （1）根據(jù)（4）中的條件，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于中點(diǎn)時(shí)，變阻器連入電路中的電阻大小為R_變=10Ω，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，圖3中電流表的小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.48A，變阻器兩端的電壓
U_變=IR_變=0.48A×10Ω=4.8V，定值電阻的電壓U_定=R₀×I=15Ω×0.48A=7.2V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，燈正常發(fā)光時(shí)兩端的電壓U_L=U-U_變-U_定=18V-4.8V-7.2V=6V＞3V，所以電壓表選用大量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端，如下圖所示：

（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于阻值最大處，即滑片移動(dòng)到右端；
（3）若電流表有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電路處于通路；電壓表沒有示數(shù)，說明電壓表被短路或與電壓表串聯(lián)部分?jǐn)嗦�，綜合分析可知電路的故障原因是：小燈泡短路；
（4）由（1）知，燈的額定電壓U_L=6V，正常發(fā)光時(shí)的電流大小I=0.48A，所以燈的額定功率
P=UI=6V×0.48A=2.88A．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）右；    
（3）小燈泡被短路；   
 （4）2.88W．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡的額定功率，難點(diǎn)在于要首先由題干中最后一步的條件，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓、電流的特點(diǎn)求出燈的額定電壓，確定電壓表的量程，才能完成（1）小題，將實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)合起來也是實(shí)驗(yàn)探究題的新題型．