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    17．如图是小明设计的测量一小灯泡额定功率的电路图．已知定值电阻R0=15Ω，滑动变阻器R（20Ω  1A），电源电压为18V，小灯泡的额定电压为6V、额定功率约为3W．

    （1）小明正确连接电路后，进行实验．小灯泡正常发光时，电流表的指针如图所示，通过小灯泡的电流为0.48A，小灯泡的额定功率为2.88W，此时灯泡的电阻是12.5Ω．
    （2）电路中定值电阻R0的作用是：分压，能够完成对灯泡额定功率的测量．
    （3）小明完成上述实验后，小红发观电流表已坏，她利剩余器材和老师又给的两个开关S1、S2及导线，也完成了对小灯泡额定功率的测量．
    ①请你在虚线框内画出小红完成实验设计的电路图．
    ②写出两个主要的实验步骤：闭合开关S、S1，移动滑片使电压表示数等于灯泡额定电压6V，使灯泡正常发光；保持滑片位置不变，断开开关S1，闭合开关S2，读出电压表示数U．
    ③小灯泡额定功率表达式为P额=$\frac{6V×（U-6V）}{{R}_{0}}$．
    （4）完成电路，拆除电路时，首先要断开开关．

    分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出灯泡额定电流的大约值确定电流表的量程，根据分度值读出电流表的示数，利用P=UI求出灯泡的额定功率，根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
    （2）若电路中没有R0，则根据串联电路的分压特点可知当灯泡正常工作时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，再与滑动变阻器的最大阻值相比较，即可得出定值电阻R0的作用；
    （3）电流表已损坏，只有电压表，使已知电阻R0与灯泡串联，间接求灯泡正常工作时的电流．滑动变阻器与灯泡串联，先使电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器使灯泡正常工作，再通过开关的闭合、断开用电压表测出灯泡和定值电阻两端的总电压，根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，即为通过灯泡的额定电流，根据P=UI计算灯泡额定功率；
    （4）为了防止短路的发生，在连接和拆除电路时，开关应是断开的．

    解答 解：（1）灯泡正常发光时的电压UL=6V，
    由P=UI可得，灯泡的额定电流大约为I=$\frac{P}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
    则电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表A的示数IL=0.48A，
    灯泡的额定功率P=ULIL=6V×0.48A=2.88W，
    由I=$\frac{U}{R}$可得，此时灯泡的电阻RL=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{0.48A}$=12.5Ω；
    （2）灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U滑=U-UL=18V-6V=12V，
    滑动变阻器电阻为R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{0.48A}$=25Ω＞20Ω（滑动变阻器最大电阻）
    滑动变阻器电阻太小，为了测灯泡额定功率，需要至少串联一个5Ω的电阻分担电压，
    所以，电路中定值电阻R0起分担电压作用，完成对灯泡额定功率的测量．
    （3）①灯泡与已知电阻、滑动变阻器串联，电压表与开关S1、S2的连接如下图所示：

    ②闭合开关S、S1，移动滑片使电压表示数等于灯泡额定电压6V，使灯泡正常发光；
    保持滑片位置不变，断开开关S1，闭合开关S2，读出电压表示数U；
    ③电阻R0两端电压U0=U-UL=U-6V，
    电路电流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-6V}{{R}_{0}}$，
    灯泡的额定功率PL=ULI=6V×$\frac{U-6V}{{R}_{0}}$=$\frac{6V×（U-6V）}{{R}_{0}}$；
    （4）完成电路，拆除电路时，首先要断开开关．
    故答案为：
    （1）0.48；2.88；12.5；
    （2）分压，能够完成对灯泡额定功率的测量；
    （3）①电路图如上图所示；
    ②闭合开关S、S1，移动滑片使电压表示数等于灯泡额定电压6V，使灯泡正常发光；
    保持滑片位置不变，断开开关S1，闭合开关S2，读出电压表示数U；
    ③$\frac{6V×（U-6V）}{{R}_{0}}$；
    （4）断开开关．

    点评 本题主要考查学生对电学知识的综合应用，尤其是实验设计，这是重点也是难点，在设计实验时可参考一下：
    （1）没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出被测电阻；
    （2）没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻．

    练习册系列答案
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