Question

16．小明做“測定小燈泡的額定功率”實驗時，已知燈泡的額定電壓是3.8V，其中電源電壓6V保持不變，燈絲電阻大于10Ω，滑動變阻器上標有“10Ω 1A”字樣，圖a是測定燈泡的額定功率的電路．

（1）完成圖a電路元件實物的連接．（注意導線不能交叉）
（1）小明按圖a連接電路并閉合開關后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，但電壓表有示數(shù)，則故障的原因可能是燈泡開路．（選填“短路”或“開路”）
（2）小明排除故障后，燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖b所示，則燈泡的額定功率是1.52W．
（3）若實驗時，上述電路中僅電壓表上標有“15V”的接線柱已損壞，且暫無條件修復．在不更換器材的情況下為了能繼續(xù)完成實驗，你的方法是將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為2.2V．
（4）整理器材時發(fā)現(xiàn)滑動變阻器接入電路的下部比上部熱，原因是滑動變阻器接入電路的電阻絲下部分和上部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于滑動變阻器接入電路的電阻絲下部分的電阻大于上部的電阻，所以滑動變阻器接入電路的電阻絲部分產(chǎn)生的熱量多．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)額定電壓確定電壓表的量程，由燈正常工作時的電流確定電流表量程，并注意滑動變阻器的接法；
（2）燈泡不亮有兩種情況：一種是短路，一種是斷路．電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，如果燈泡短路，不但燈泡被短路，同時電壓表也被短路，燈泡不亮，電壓表也會無示數(shù)；如果燈泡開路，電壓表會直接串聯(lián)在電路中，其它元件只起導線作用，電壓表測量電源電壓，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，并且等于電源電壓．
（3）根據(jù)電流表所選量程，可知其分度值，再根據(jù)指針所指位置即可知電流大小，再利用P=UI即可求出燈泡的額定功率．
（4）電源兩端的電壓恒為4.5V，燈泡的額定電壓是3.8V，測小燈泡的額定功率時，滑動變阻器兩端的電壓為電源電壓和燈泡額定電壓的差，即0.7V，電壓表的0～15V量程損壞，所以可用電壓表0～3V量程測滑動變阻器兩端的電壓．
（5）根據(jù)焦耳定律結(jié)合串聯(lián)電路電流及電阻的關系進行判斷．

解答 解：（1）燈的額定電壓3.8V＞3V，電壓表選用大量程，燈正常工作時的電流約為I=$\frac{U}{R}$=0.38A＜0.6A，電流表選用小量程，電壓表并聯(lián)在燈的兩端，電流表串聯(lián)在電路中，并注意變阻器的接法，如圖所示：
（2）燈泡不亮，燈泡有兩種：短路、斷路．燈泡短路，同時電壓表也會短路，燈泡不亮，電壓表無示數(shù)．燈泡斷路或開路，燈泡不亮，電壓表會串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓，電壓表有示數(shù)．所以故障的原因可能是燈泡斷路；
（3）由圖b，電流表接入的量程是0～0.6A，分度值為0.02A，指針正好指在0.4A上，所以電路的電流是：I=0.4A；燈泡正常發(fā)光，額定電壓是U=3.8V，燈泡的額定功率是：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，U_變阻器=U_電源-U_額定=6V-3.8V=2.2V，使用電壓表的0～3V量程，將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為2.2V，即可測出小燈泡的額定功率．
（5）滑動變阻器接入電路的電阻絲下部分和上部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于滑動變阻器接入電路的電阻絲下部分的電阻大于上部的電阻，所以滑動變阻器接入電路的電阻絲部分產(chǎn)生的熱量多．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）斷路；（3）1.52；（4）將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為2.2V；（5）滑動變阻器接入電路的電阻絲下部分和上部分串聯(lián)，根據(jù)Q=I²Rt，兩部分的電流相同，通電時間相同，由于滑動變阻器接入電路的電阻絲下部分的電阻大于上部的電阻，所以滑動變阻器接入電路的電阻絲部分產(chǎn)生的熱量多．

點評 本題測小燈泡的電功率，考查電路的連接、故障的分析、電功率的計算及設計實驗方案的能力，是中考的熱點問題．