Question

12．小明做“測定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知燈泡的額定電壓是3.8V，其中電源電壓6V保持不變，燈絲電阻大于10Ω，滑動變阻器上標(biāo)有“10Ω 1A”字樣如圖1是測定燈泡的額定功率的電路．

（1）完成圖1電路元件實(shí)物的連接．（注意導(dǎo)線不能交叉）
（2）小明按圖連接電路并閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡亮，電流表有示數(shù)，但電壓表無示數(shù)，則故障的原因可能是D；
A．滑動變阻器斷路   B．電壓表與燈接觸不良  C．滑動變阻器短路   D．小燈泡短路
（3）在排除故障后，燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖2，則燈泡的額定功率是1.14瓦．
（4）若實(shí)驗(yàn)時(shí)，上述電路中僅電壓表上標(biāo)有“15V”的接線柱已損壞，且暫無條件修復(fù)．在不更換器材的情況下為了能繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)，你的方法是將電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，記下電流表示數(shù)；
（5）整理器材時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動變阻器接入電路的下端電阻絲比上部金屬桿熱，原因是滑動變阻器接入電路的下端電阻絲電阻較大，而上部金屬桿的電阻幾乎為0．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表選用的量程與燈并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中；
（2）燈泡亮，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，根據(jù)電壓表無示數(shù)分析故障的可能原因；
（3）由圖中電流表選用小量程讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈泡的額定功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出燈正常發(fā)光變阻器分得的電壓，據(jù)此確定實(shí)驗(yàn)方案；
（5）因滑動變阻器接入電路的下端電阻絲電阻較大，而上部金屬桿的電阻幾乎為0，由串聯(lián)電路的規(guī)律和焦耳定律分析．

解答 解：（1）已知燈泡的額定電壓是3.8V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（2）小明按圖連接電路并閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡亮，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，但電壓表無示數(shù)，則故障的原因可能是與電壓表并聯(lián)的小燈泡短路了，選D；
（3）在排除故障后，燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖2，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，則燈泡的額定功率是：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，當(dāng)變阻器的電壓為：
U_滑=U-U_額=6V-3.8V=2.2V時(shí)，燈正常發(fā)光，若實(shí)驗(yàn)時(shí)，上述電路中僅電壓表上標(biāo)有“15V”的接線柱已損壞，且暫無條件修復(fù)．在不更換器材的情況下為了能繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)，可將電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，記下電流表示數(shù)；
（5）因滑動變阻器接入電路的下端電阻絲電阻較大，而上部金屬桿的電阻幾乎為0，由串聯(lián)電路的規(guī)律，通過電阻絲與金屬桿的電流相等，根據(jù)焦耳定律，Q=I²Rt，故電流通過滑動變阻器接入電路的下端電阻絲產(chǎn)生的熱量較多，溫度較高．
故答案為：（1）如上所示；（2）D；（3）1.14；（4）將電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，記下電流表示數(shù)；（5）滑動變阻器接入電路的下端電阻絲電阻較大，而上部金屬桿的電阻幾乎為0．

點(diǎn)評 本題測定小燈泡的額定功率，考查電路的連接、故障的分析、額定功率的計(jì)算及方案的設(shè)計(jì)及焦耳定律的運(yùn)用．