Question

1．運用如圖（a）所示的實驗器材做測小燈泡功率的實驗，其中小燈泡標有“3.8V”的字樣、燈絲電阻約為10Ω左右．請完成或回答以下問題．

（1）補畫導線，把圖（a）中的器材連接成實驗電路，要求導線不交叉，且滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮；
（2）在連接電路前，應先將開關斷開并將滑動變阻器的滑片P移到A端
（3）電路連好后閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡兩端電壓為2.5V，這時小燈泡的亮度較暗（較亮、較暗），為使小燈泡正常發(fā)光，應將滑片P向B端移動；
（4）小燈泡正常發(fā)光時，電流表的指示如圖（b），則小燈泡額定功率為1.216W；
（5）由實驗數(shù)據(jù)可知，小燈泡正常發(fā)光時的燈絲電阻為11.9Ω．
（6）若實驗器材中電壓表0～15V的量程不靈，而0～3V的量程正常，電源電壓為6V，在這樣的前提下，要用什么辦法測出小燈泡的額定功率？請在圖c方框中畫出這種情況下的實驗電路圖．

Answer 1

分析 （1）將小燈泡標的額定電壓與電壓表的小量程進行比較，就可確定電壓表的量程；根據(jù)燈泡的額定電壓和電阻可求其額定電流，然后將其與電流表0.6A量程進行比較，就可確定電流表的量程；滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮，所以滑動變阻器的下接線柱應接B；
（2）為了保護電路，在接線過程中，開關應斷開；在閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處；
（3）將燈泡的實際電壓與其額定電壓比較，就可得出燈泡的實際功率與額定功率的大小關系，從而判斷燈泡的發(fā)光亮度；為使小燈泡正常發(fā)光，應增大電流，減小電阻，就應將滑動變阻器的滑片P向B端移動；
（4）小燈泡正常發(fā)光，所以U_額=U_實=3.8V，由電流表指針位置可讀出電路中電流，根據(jù)P=UI可求功率；
（5）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可求電阻；
（6）根據(jù)電源電壓和燈泡的額定電壓可求變阻器兩端電壓，將其與3V進行比較，若變阻器兩端電壓小于3V，就可將電壓表與變阻器并聯(lián)；

解答 解：（1）因為U_額=3.8V，所以電壓表量程為0～15V；
又因為燈泡額定電流約為I_額=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A＜0.6A，電流表量程為0～0.6A；
而滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮，所以滑動變阻器的下接線柱應接B．
電路連接如圖所示：

（2）為了保護電路，在接線過程中，開關應斷開，以避免因接線錯誤造成短路將電源燒壞；
同理為了避免電路中電阻過小而燒壞電源或電表，在閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處，
故應將滑動變阻器的滑片P移到A端．
（3）因為U_實=2.5V＜3.8V，所以P_實＜P_額，燈泡發(fā)光變暗；
所以為使小燈泡正常發(fā)光，應增大電流，使燈泡兩端電壓等于額定電壓，
故應將滑動變阻器的滑片P向B端移動．
（4）因為小燈泡正常發(fā)光，所以U_實=U_額=3.8V，
又因為電流表選用0.6A量程，所以I_額=0.32A，
故P_額=U_額I_額=3.8V×0.32A=1.216W．
（5）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可得，R=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{3.8V}{0.32A}$=11.9Ω．
（6）燈泡與變阻器串聯(lián)且U_額=3.8V，U_總=6V，根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的特點，變阻器兩端電壓U=U_總-U_額=2.2V，
所以當變阻器兩端電壓等于2.2V時，燈泡正常發(fā)光，
故可將電壓表與變阻器并聯(lián)．電路如圖所示：

故答案為：
（1）如上圖所示；（2）斷開、A；（3）較暗、B；（4）0.32、1.216；（5）11.9；（6）如上圖．

點評 本題考查了電壓表、電流表和滑動變阻器的使用方法及用伏安法測燈泡的額定功率．只有當燈泡兩端的實際電壓等于其額定電壓時，燈泡才會正常發(fā)光，額定功率等于其實際功率．