Question

小剛和小強(qiáng)合作做“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材有：標(biāo)有3.8V字樣的小燈泡，電壓為6V的電源、電壓表、電流表、銘牌上標(biāo)有“10Ω　0.5A”字樣的滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，小剛畫出了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，幫助小強(qiáng)完成圖乙所示的實(shí)物連接圖（注意電表的量程）．
（2）實(shí)驗(yàn)中，小剛發(fā)現(xiàn)電壓表的15V量程壞了，其他器材完好，重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路．圖丙中K是一根與電壓表相連的導(dǎo)線，請(qǐng)你幫他們完成電路圖．
（3）重新連接電路后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電壓表、電流表的示數(shù)如圖丁所示．這個(gè)小燈泡的額定功率為______W，正常發(fā)光時(shí)燈絲電阻為______Ω．（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)，下同）．
（4）為使實(shí)驗(yàn)器材長(zhǎng)時(shí)安全工作，變阻器接入電路的阻值一定不能小于______Ω．

Answer 1

解：（1）由圖甲所示可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的額定電流為0.5A，
電流表可選0～0.6A量程，電路圖如圖1所示．
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V，
電壓表可與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，當(dāng)電壓表即滑動(dòng)變阻器電壓為2.2V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電路圖如圖2所示．
（3）當(dāng)燈泡電壓為額定電壓3.8V時(shí)，燈泡正常發(fā)光；電流表量程是0～0.6A，由圖丁電流表可知，
電流表分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.38A，燈泡額定功率P=U_LI=3.8V×0.38A≈1.4W；
∵I=，∴燈泡電阻R===10Ω．
（4）由（2）知，燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=2.2V，
由（3）可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)電路電流I=0.38A，
∵I=，∴此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R==≈5.8Ω，
要使能燈泡長(zhǎng)期發(fā)光而不損壞，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最小為5.8Ω．
故答案為：（1）電路圖如圖1所示；（2）電路圖如圖2所示；
（3）1.4；10；（4）5.8．

分析：（1）根據(jù)圖甲所示實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路圖，注意滑動(dòng)變阻器的接法．
（2）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表15V量程損壞，可以考慮用電壓表3V量程測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，
據(jù)此設(shè)計(jì)連接電路圖．
（3）根據(jù)電表量程，由圖丁所示電表確定電表分度值，讀出電表示數(shù)，
然后由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率，由歐姆定律求出燈絲電阻．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)，求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，
然后由歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后答題．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)、電表讀數(shù)、求燈泡功率、求滑動(dòng)變阻器阻值等問題，連接電路圖時(shí)，要注意電表量程的選擇，注意滑動(dòng)變阻器的接法；熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的前提與關(guān)鍵．