Question

16．一個(gè)額定電壓是6V的小燈泡，其正常工作時(shí)通過(guò)的電流約為0.3A，小明想測(cè)定這個(gè)小燈泡的額定功率．實(shí)驗(yàn)室中有如下器材：電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)，三個(gè)規(guī)格分別為“10Ω  lA”、“50Ω  0.5A”和“1kΩ 1A”的滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干，電源（電壓為12V）．

（1）小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路圖，通過(guò)分析你認(rèn)為小明應(yīng)選用規(guī)格為50Ω0.5A的滑動(dòng)變阻器．
（2）實(shí)物圖中已連接了部分電路．請(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將電路乙連接完整．
（3）小明正確選擇了滑動(dòng)變阻器，將電路補(bǔ)充連接后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)．任意移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）且小于6V．具體原因是滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上．
（4）小明排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．當(dāng)電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，電流表的示數(shù)（如圖丙所示）為0.32A，則小燈泡此時(shí)的電阻為Ω
（5）小明還想測(cè)出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率，但發(fā)現(xiàn)電壓表?yè)p壞，小明利用電阻箱R1，一個(gè)電流表A₁，滑動(dòng)變阻器等器材組成的實(shí)驗(yàn)電路，也順利地完成了實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)谔摼�框中畫(huà)出小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟，并寫(xiě)出小燈泡正常發(fā)光的額定功率表達(dá)式．
①閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱R₁，至某一整刻度，并讀出R₁，
②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P使電流表A₁的示數(shù)為$\frac{6V}{{R}_{1}}$
③觀察并記錄電流表A₂的示數(shù)為I₂
計(jì)算小燈泡的額定功率，表達(dá)式P=6V×I₂．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈泡電壓等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值，根據(jù)此時(shí)接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值及允許通過(guò)的最大電流選擇滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)略大于接入電路的阻值．
（2）滑動(dòng)變阻器按一上一下串聯(lián)在電路中，電壓表與被測(cè)電路并聯(lián)；
（3）根據(jù)現(xiàn)象判斷電路電阻太大，而滑阻移動(dòng)不能改變電路電流，所以判斷出滑阻下面的兩個(gè)接線柱接入電路，只起了一個(gè)定值電阻的作用，起不到改變電壓的作用；
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)的大小，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
（5）小燈在額定電壓下工作時(shí)，其實(shí)際功率等額定功率，因此要測(cè)它的額定功率，須使小燈泡的兩端的電壓等于6V，由于電壓表操壞，無(wú)法直接測(cè)量，可并聯(lián)電路的電壓規(guī)律，利用電流表測(cè)出一支路電流，由U=IR計(jì)算電壓，據(jù)此解題．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_燈=12V-6V=6V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，電路電流是0.3A，因此應(yīng)選規(guī)格為“50Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）滑動(dòng)變阻器按一上一下串聯(lián)在電路中，電壓表與被測(cè)電路并聯(lián)，如圖1所示；
（3）燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)說(shuō)明電流太小，滑動(dòng)變阻器的阻值太大，任意移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變說(shuō)明滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上（滑動(dòng)變阻器接成了定值電阻）．
（4）由圖可知，電流表使用的量程是0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)是0.32A；
此時(shí)燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.32A}$=18.75Ω；
（5）電阻箱接入電路的電阻為R1，因此把R1與燈泡串聯(lián)，此時(shí)R₁兩端電壓與L兩端電壓相等，用電流表A₁測(cè)R₁電流I，根據(jù)U=IR計(jì)算電阻箱兩端電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻大小，使IR=6V，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，再利用電流表A₂測(cè)出此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流I₂，根據(jù)P=UI計(jì)算，
②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P使電流表A₁的示數(shù)為$\frac{6V}{{R}_{1}}$，
③觀察并記錄電流表A₂的示數(shù)為I₂，
小燈泡的額定功率，表達(dá)式為：P=UI₂=6V×I₂；
電路圖如圖2：
故答案為：（1）“50Ω 0.5A”；（2）如圖1；（3）滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱上；（4）0.32；18.75；（5）
②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P使電流表A₁的示數(shù)為$\frac{6V}{{R}_{1}}$；③觀察并記錄電流表A₂的示數(shù)為I₂；6V×I₂；如圖2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器的選擇、電路的連接與設(shè)計(jì)、電路故障的分析、電流表的讀數(shù)，要理解并聯(lián)電路的特點(diǎn)并能靈活運(yùn)用．