Question

7．测量“小灯泡的电功率”．小灯泡的额定电流为 0.3A，灯丝阻值在 10Ω～15Ω 之间．所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为 6V）、开关各一个，滑动变阻器 （“5Ω 2A”、“20Ω 1A”）两个，导线若干．

（1）如图甲所示是没有连接完的实物电路，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．
（2）按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数，经检查，导线连接完好，则电路的故障是：小电灯断路．排除故障后，再次闭合开关时，小灯泡发出耀眼的光后立即熄灭，小宜在操作过程中的不当之处是：滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处．
（3）选用的滑动变阻器的规格为“20Ω1A”．
（4）闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3A时，电压表的示数如图乙所示，读数为3.5V，小灯泡的额定功率为1.05W．断开开关后，小灯泡的电阻将变小（填“变大”、“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的电阻和电流求出灯泡的额定电压，从而选择电压表的量程；
（2）根据电路图可知，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，根据灯泡的是否发光和电压表的示数确定电路故障；
开关闭合后，灯闪亮一下后立即熄灭，说明电路电流太大，电路电阻太小造成的，原因可能是闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
（3）求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器．
（4）根据电压表量程和分度值读数；根据P=UI求出额定功率；灯丝的电阻会受到温度的影响．

解答 解：（1）小灯泡的额定电流为 0.3A，灯丝阻值为15Ω时，其两端的电压最大，即U=IR=0.3A×15Ω=4.5V，故电压表量程为0-15V，电压表并联到灯泡的两端；如图所示：
；
（2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，灯不亮，电压表有较大的示数，说明电路故障为断路，并且电压表与电源两极相连，故小电灯断路；
开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
（3）电路电流为灯泡额定电流0.3A时，由U=IR可知，灯泡两端电压约为3V～4.5V，此时，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_灯，滑动变阻器两端电压约为1.5V～3V，由R=$\frac{U}{I}$可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值约为5Ω～10Ω，则滑动变阻器应选择“20Ω  1A”；
（4）电压表量程为0-15V，分度值为0.5V，则电压表示数为3.5V，则灯泡的额定功率为：P=UI=3.5V×0.3A=1.05W；断开开关后，小灯泡的灯丝的温度降低，电阻会减小．
故答案为：（1）如图；（2）小电灯断路；滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；（3）“20Ω  1A”；（4）3.5；1.05W；变小．

点评 本题考查了连接电路图、实验器材的选择、电压表读数、求灯泡功率等问题，连接实物电路图时要注意电表量程的选择；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数．