Question

小明所在的学习小组运用如图所示的实验器材做测小灯泡额定功率的实验，其中小灯泡标有“3.8V”的字样、灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器上标有“20Ω，1A”，电源电压恒为为6V．
（1）补画导线，把图1中的器材连接成实验电路，要求导线不交叉，且滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯泡变亮；
（2）电路连好后闭合开关，发现小灯泡两端电压为2.5V，这时小灯泡的亮度

较暗

（较亮、较暗），为使小灯泡正常发光，应将滑片P应向

A

（A或B）端移动；
（3）利用上述实验器材，不能完成下述实验中的

B

（选填序号）
A．测量小灯泡的电阻                        B．探究电流与电压的关系
C．探究小灯泡的亮度与消耗功率的关系        D．探究串联电路电压的特点
（4）若实验中电压表0～15V的量程坏了，而0～3V的量程正常，能否利用原有的器材测出小灯泡的额定功率？小明他们经过讨论后认为只要将电压表与滑动变阻器并联就能测出小灯泡的额定功率．
①重新连接电路后，移动滑片使电压表示数为

2.2

V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图2所示，则通过灯泡的电流

0.32

A，灯泡的额定功率为

1.216

W．
②请你思考：此方案中开关闭合前滑片

不能

（选填“必须”、“不必”或“不能”）置于阻值最大端．

Answer 1

分析：（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，连接电路时，注意电压表正负接线柱不要接反，注意滑动变阻器的接法；
（2）灯泡实际功率越小，灯泡亮度越暗，灯泡电压小于灯泡额定电压，灯泡实际功率小于额定功率，灯泡发光较暗；为使灯泡正常发光，应使滑动变阻器接入电路的阻值变小，滑动变阻器分压变小，使灯泡电压增大，根据滑动变阻器的接法判断滑片的移动方向；
（3）根据实验电路及各实验的实验原理逐一分析各实验，然后判断正误；
（4）①由串联电路电压特点求出灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压；由图2确定电流表量程与分度值，读出电流表示数；由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率；②电压表与滑动变阻器并联，滑动变阻器接入电路的阻值越大，滑动变阻器电压越大，为保护电压表安全，闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值不能太大．

解答：解：（1）灯泡额定电压是3.8V，电压表应选择0～15V量程，灯泡正常发光时，电流约为I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，电流表选0～0.6A量程，灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，电路图如图所示；
故答案为：电路图如右图所示．
（2）灯泡两端电压2.5V小于灯泡额定电压，灯泡实际功率小于额定功率，灯泡亮度较暗；为使灯泡发光，由电路图可知，滑片P应向A端移动，使滑动变阻器接入电路的阻值减小，滑动变阻器分压减小，灯泡两端电压变大；
故答案为：较暗；A．
（3）A、电压表测灯泡电压，电流表测灯泡电流，由欧姆定律可以求出灯泡电阻，利用上述实验器材可以测量小灯泡的电阻，不符合题意；
B、探究电流与电压的关系，应保持电阻不变，而灯泡电阻阻值随温度变化而变化，不是一个定值，利用上述实验器材不能探究电流与电压的关系，不符合题意；
C、移动滑片可以改变电路电流及灯泡电阻，改变灯泡的实际功率，灯泡亮度发生变化，利用上述实验器材可以探究小灯泡的亮度与消耗功率的关系，不符合题意；
D、改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压变化，灯泡电压发生变化，利用上述实验器材可以探究串联电路电压的特点，不符合题意；
故选B．
（4）①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；由电路图知，电流表量程是0～0.6A，
分度值是0.02A，电流表示数是0.32A；灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
②电压表与滑动变阻器并联，电压表测滑动变阻器两端电压，闭合开关时，如果滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，
滑动变阻器两端的电压约为U_滑′=IR_滑=

U

R滑+RL

R_滑=

6V

20Ω+10Ω

×20Ω=4V＞3V，所以闭合开关前，滑片不能置于阻值最大端；
故答案为：①2.2；0.32；1.216；②不能．

点评：本题考查了连接电路图、滑动变阻器的调节、电流表读出、求灯泡电阻、实验设计等问题，是实验的常考问题；连接电路时，注意电表量程的选择，注意电表正负接线柱不要接反；对电表读数时，应先确定电表的量程与分度值，读数时视线要与电表刻度线垂直．