Question

9．在做“测小灯泡额定功率”的实验时，灯泡上标有“3.8V”字样，灯丝电阻约为10Ω．小红设计了如图1实验电路图，并选择了相应的器材：电源（电压为6V且稳定不变）、电流表（0-0.6A  0-3A）、电压表（0-3V  0-15V）、开关一只，导线若干，滑动变阻器三个：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（20Ω 0.3A）、R₃（20Ω 0.5A）．

（1）连接实物时，电压表应选0-15V量程，滑动变阻器应选用R₃（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（2）连接实物时，小红发现电压表0-15V量程损坏，0-3V量程能正常使用，打算去找老师换一块新的电压表，同组的小明却说：“不用换，利用现有的器材也可以完成实验．”你知道小明打算怎样做吗？请将小明的实验电路图画在如图2的虚线框内．
（3）如果按照小明的电路图进行实验，你建议同学们在实验过程中应注意什么问题．（写出一条即可）闭合开关前，不能将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表的量程；求出灯正常工作时的电流确定电流表的量程，根据分压原理求出灯正常工作时的电压，根据欧姆定律求得变阻器的最小阻值确定变阻器型号；
（2）根据串联电路电压的特点，将电压表小量程并联在变阻器两端；
（3）由分压原理求出变阻器阻值调到最大处时电压表的示数，据此作答．

解答 解：（1）灯的额定电压为3.8V，电压表选用0-15V量程；灯正常工作时的电流约为I=$\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，电流表选用小量程；根据串联电路电压的特点，灯正常工作时，变阻器分得的电压U_滑=6V-3.8V=2.2V，变阻器连入电路 中的电阻至少为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{2.2V}{0.38A}$=5.79Ω，考虑到变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流，应选用R₃变阻器；
（2）由（1）知，当变阻器的电压为2.2V时，灯的电压为3.8V，正常工作．将电压表并联在变阻器的两端，移动滑片当电压表示数为2.2V时，记下此时电流表示数I，如下图所示；

（3）因变阻器的最大阻值为50Ω，而灯正常工作时的电阻为10Ω左右；如果闭合开关前，将滑片置于阻值最大处的位置，根据分压原理，变阻器将分得的电压约U_分=$\frac{50Ω}{50Ω+10Ω}$×6V=5V＞3V，将烧坏电压表，所以闭合开关前，不能将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处．
故答案为：（1）0～15V；R₃
（2）如上图所示；
（3）闭合开关前，不能将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处．

点评 本题测小灯泡额定功率，考查器材的选择、设计实验方案的能力及实验中应注意的问题．最后一问，老题问出新意，是一题好题．