Question

12．利用如圖所示的器材，測量小燈泡的電功率．已知小燈泡的額定電壓為4.5V，額定功率約為1W，電源電源恒為6V．

（1）用鉛筆代替導(dǎo)線，將電壓表正確連入電路．
（2）若有三個(gè)滑動(dòng)變阻器．規(guī)格為R₁（5Ω，2A），R₂（20Ω，1A），R₃（100Ω，0.1A），應(yīng)該選擇R₂（選填R₁，R₂，R₃）．
（3）在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻阻值應(yīng)最大，即滑片應(yīng)位于B端（填“A”或“B”）．
（4）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則電路中可能出現(xiàn)的故障是燈泡斷路．
（5）故障排出后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為4.5V時(shí)，電流表如圖所示．則小燈泡的額定功率為0.99 W．
（6）斷開開關(guān)，換用“4.5V  2W”的小燈泡重做實(shí)驗(yàn)．閉合開關(guān)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器往A端（填“位置不變”、“A”或“B”）調(diào)，使電壓表示數(shù)為額定電壓值．

Answer 1

分析 （1）由待測燈泡的額定電壓為4.5V選取電壓表的量程，完成實(shí)物圖；
（2）求出燈正常工作時(shí)的電流，結(jié)合歐姆定律確定變阻器的選擇；
（3）閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大；
（4）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（5）根據(jù)電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（6）根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$確定換用的燈電阻的變化，根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向．

解答 解：（1）由待測燈泡的額定電壓為4.5V可知，電壓表應(yīng)選大量程，電壓表并聯(lián)在小燈泡的兩端，實(shí)物圖如下：

（2）燈正常工作時(shí)的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{4.5V}$≈0.22A，電流表選用小量程；
燈正常發(fā)光時(shí)的電壓為4.5V，變阻器分得的電壓：U_變=6V-4.5V=1.5V，
變阻器的阻值至少為R_變=$\frac{{U}_{變}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.75Ω，結(jié)合變阻器的阻值和允許通過的電流大小，應(yīng)選用R₂（20Ω 1A）；
（3）閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)最大，滑片應(yīng)置于最右端，即B端；
（4）閉合開關(guān)后，燈泡不亮，可能是燈泡短路或電路存在斷路；電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，斷路位置在電壓表的并聯(lián)部分，則電路故障可能是燈泡斷路；
（5）電流表小量程的分度值為0.02A，示數(shù)為0.22A，燈的額定功率：P=UI=4.5V×0.22A=0.99W；
（6）用規(guī)格為“4.5V 2W”的小燈泡替換已燒壞小燈泡，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知，燈的額定功率增大，燈泡的電阻減小，根據(jù)分壓原理，此時(shí)燈兩端的電壓小于4.5V；
閉合開關(guān)后，為使其兩端電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)增大燈的電壓而減小變阻器兩端電壓，根據(jù)分壓原理，要減小變阻器連入電路中的電阻大小，應(yīng)讓滑動(dòng)変阻器的滑片向A端移動(dòng)．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）R₂；（3）大；B；（4）燈泡斷路；（5）0.99；（6）A．

點(diǎn)評(píng) 本題測量小燈泡的額定功率，考查器材的選擇、常見現(xiàn)象的分析、注意事項(xiàng)、功率的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)操作過程等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)．