Question

图甲是某小组同学“测量小灯泡的电功率”实验电路图，已知小灯泡的额定电压为3.8V，额定功率大约为1.5w．所用电源为三个串联的铅蓄电池，现有如下器材可供选择：电流表（0～0.6A和0～3A）、电压表（0～3V和0～15V）、开关各一个，规格分别为“10Ω　1A”、“5Ω　l.5A”、“20Ω　0.1A”的滑动变阻器各一个、导线若干．

（1）你认为该小组应选用规格为______的滑动变阻器，电压表的选______，电流表的量程应选______．
（2）图乙已连接了部分电路，请用笔画线代替导线将电路连接完整．
（3）若电压表0～15V的量程损坏，为完成测量小灯泡额定功率实验，请你使用原有器材重新设计一个串联电路，并将设计的电路图画在右边的虚线框内．

（4）根据你的设计重新连接电路进行实验．闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为______V，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率是______W．

Answer 1

解：（1）灯泡的额定电压为3.8V，灯泡额定电流：I==≈0.39A，因此电压表选择0～15V的量程，电流表选择0～0.6A的量程；
电源电压约为6V，灯泡额定电压为3.8V，滑动变阻器电压至少为6V-3.8V=2.2V，
滑动变阻器电阻至少为R==≈5.6Ω，
故选择的变阻器规格为“10Ω 1A”．
（2）灯泡额定电压为3.8V，电压表应选择15V量程，电流表应选择0.6A量程，把灯泡、电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，如图所示；

（3）电压表0～15V量程损坏，电压表与滑动变阻器并联，如图所示．

（4）当灯泡电压为额定电压时，滑动变阻器两端电压，即电压表示数U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，当电压表示数是2.2V时灯泡正常发光；
由图丙可知，电流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数I=0.34A，
灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
故答案为：（1）10Ω 1A；0～15V；0～0.6A；（4）2.2；1.292．
分析：（1）滑动变阻器规格的选择要同时考虑滑动变阻器的电阻和电流．滑动变阻器最大电阻稍大于电路中需要的电阻，既能满足电路需要，又能使电路测量值比较准确．滑动变阻器允许通过的电流大于电路最大电流．电压表和电流表的量程可根据灯泡的额定电压和额定电流进行选择．
（2）把灯泡、电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端；注意滑动变阻器有4个接线柱，选择一上一下接线柱接入电路．
（3）电压表0～15V量程损坏，只能使用0～3V量程，灯泡正常发光时灯泡电压是3.8V＞3V，此时滑动变阻器两端电压是6V-3.8V=2.2V，因此电压表不能测灯泡两端电压，可用电压表测滑动变阻器两端电压，据此设计实验电路图．
（4）灯泡电压为额定电压时，灯泡正常发光，由串联电路特点求出电压表示数；由图3确定电流表量程与最小分度值，读出电流表示数，由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．
点评：本题考查了实物电路图连线、设计实验电路图、电流表读数、求灯泡的额定功率，是实验的常考内容，要掌握；对电流表读数时，应先确定电流表的量程与最小分度值，然后再读数，读数时视线要与电流表刻度线垂直．