Question

小刚和小强合作做“测定小灯泡额定功率”的实验．实验器材有：标有3.8V字样的小灯泡，电压为6V的电源、电压表、电流表、铭牌上标有“10Ω  0.5A”字样的滑动变阻器、开关、导线若干．根据实验原理，小刚画出了如图甲所示的实验电路图．
（1）请用笔画线代替导线，帮助小强完成图乙所示的实物连接图（注意电表的量程）．
（2）实验中，小刚发现电压表的15V量程坏了，其他器材完好，重新设计了实验电路．图丙中K是一根与电压表相连的导线，请你帮他们完成电路图．
（3）重新连接电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电压表、电流表的示数如图丁所示．这个小灯泡的额定功率为______W，正常发光时灯丝电阻为______Ω．（计算结果保留一位小数，下同）．
（4）为使实验器材长时安全工作，变阻器接入电路的阻值一定不能小于______Ω．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据图甲所示实验电路图连接实物电路图，注意滑动变阻器的接法．
（2）灯泡与滑动变阻器串联，电压表15V量程损坏，可以考虑用电压表3V量程测滑动变阻器两端电压，
据此设计连接电路图．
（3）根据电表量程，由图丁所示电表确定电表分度值，读出电表示数，
然后由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率，由欧姆定律求出灯丝电阻．
（4）根据串联电路特点，求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，
然后由欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，然后答题．
解答：解：（1）由图甲所示可知，灯泡与滑动变阻器串联，滑动变阻器的额定电流为0.5A，
电流表可选0～0.6A量程，电路图如图1所示．
（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V，
电压表可与滑动变阻器并联，当电压表即滑动变阻器电压为2.2V时，灯泡正常发光，电路图如图2所示．
（3）当灯泡电压为额定电压3.8V时，灯泡正常发光；电流表量程是0～0.6A，由图丁电流表可知，
电流表分度值是0.02A，电流表示数是0.38A，灯泡额定功率P=U_LI=3.8V×0.38A≈1.4W；
∵I=，∴灯泡电阻R===10Ω．
（4）由（2）知，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压U_滑=2.2V，
由（3）可知，灯泡正常发光时电路电流I=0.38A，
∵I=，∴此时滑动变阻器接入电路的阻值R==≈5.8Ω，
要使能灯泡长期发光而不损坏，则滑动变阻器接入电路的阻值最小为5.8Ω．
故答案为：（1）电路图如图1所示；（2）电路图如图2所示；
（3）1.4；10；（4）5.8．

点评：本题考查了连接实物电路图、实验电路设计、电表读数、求灯泡功率、求滑动变阻器阻值等问题，连接电路图时，要注意电表量程的选择，注意滑动变阻器的接法；熟练应用串联电路特点是正确设计实验电路的前提与关键．