Question

12．一只标有“3.8V”字样的小灯泡，灯丝电阻约为15Ω，小明想测它正常发光时的电阻，选用了以下器材：电流表、电压表、开关、变阻器各一个，导线和新干电池若干．

（1）如图甲，小明所选的器材及连接的电路图中有两处错误，请指出：
①电源电压小于灯泡的额定电压，
②将滑动变阻器两个上接线柱同时接入电路．
（2）小明纠正错误后开始实验，闭合开关后发现电压表没有示数，经检查发现电压表15V量程已经损坏，3V量程完好，现根据已有器材完成实验任务．
①请设计电路图，并画在乙图方框中．
②在实验过程中，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为0.7V（或2.2V）V时，记下电流表示数如图丙，算出灯丝电阻为16Ω．（计算结果保留整数）

Answer 1

分析 （1）在实物图中找出错误的连接，主要从电压表、电流表、滑动变阻器三者的正确使用方法上考虑：
电流表量程的选择：根据灯泡的额定电压为3.8V判断，由于电阻约为15Ω根据欧姆定律得出电路中的最大电流即可判断电流表的量程．
还要注意电压表、电流表的正负接线柱、连接方法等．
滑动变阻器从接线柱一上一下的选择和滑片位置考虑．
（2）一节新干电池的电压为1.5V，电池串联，总电压等于各串联电池之和．
根据串联电路总电压等于各串联导体的电压之和，知电源电压和灯泡额定电压，可以求出滑动变阻器两端电压；
电流表读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．
知道电压和电流，根据公式R=$\frac{U}{I}$计算出灯泡的电阻．

解答 解：（1）①一节新干电池的电压为1.5V，两节新干电池串联，电源电压为3V，小于灯泡的额定电压，灯泡不能正常工作．
②滑动变阻器有四个接线柱，实物图中，滑动变阻器接入上面两个接线柱，移动滑片不能起到改变灯泡电压和电流的作用．
（2）①灯泡额定电压为3.8V，电压表应该选择0～15V量程，但是0～15V量程损坏，根据串联电路总电压等于各串联导体电压之和，若知道电源电压，测滑动变阻器电压，求灯泡额定电压．所以将电压表并联在滑动变阻器两端，电路图设计如下图：

②灯泡正常工作时电压为3.8V，滑动变阻器最大电压不能超过3V，又因为电源是由干电池来提供，电源总电压不能超过3.8V+3V=6.8V，需大于3.8V，所以电源电压只能为4.5V，（3节干电池串联）或6V（4节干电池串联）．
电压表测滑动变阻器两端的电压，电压表示数为0.7V（电源4.5V）或2.2V（电源为6V）．
电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.24A．
R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.24A}$≈16Ω．
故答案为：（1）①电源电压小于灯泡的额定电压；
②将滑动变阻器两个上接线柱同时接入电路；
（2）①如上图；②0.7V（或2.2V）；
（3）16．

点评 干电池电压、家庭电压在题目中，一般不直接给出，而是作为隐含体积出现，注意挖掘．
此题间接测量灯泡额定电压，在电压表的一个量程损坏时，经常用到，要认真理解．