Question

16．用如圖所示電路測(cè)量小燈泡的額定功率，小燈泡上標(biāo)有“3.8V”字樣，額定功率約為1W，滑動(dòng)變阻器R₀的規(guī)格是“20Ω  1A”，電源電壓恒為6V．
（1）連接不完整的電路如圖所示，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整（要求導(dǎo)線不交叉，滑片向右移，燈光變亮）．

（2）連接好電路后，為保證電路安全，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至A（選填“A”或“B”端，才能閉合開關(guān)．
（3）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作是向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光．
（4）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是1.14W．
（5）細(xì)心的小華發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)很難準(zhǔn)確顯示3.8V，會(huì)給實(shí)驗(yàn)造成一定誤差，她認(rèn)為在第（3）步實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)電路稍作改動(dòng)，能提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，請(qǐng)幫小華補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：
a．?dāng)嚅_開關(guān)，將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端；
b．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片，直至電壓表示數(shù)為2.2V，并讀出此時(shí)電流表的示數(shù)；
c．計(jì)算出小燈泡的額定功率．
（6）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小紅組的同學(xué)還想測(cè)量一段電阻絲Rx的阻值，她們?cè)黾右恍��?shí)驗(yàn)器材分別設(shè)計(jì)了如圖丙所示的四種電路，其中不可行的是D．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)量燈泡兩端電壓，電流表測(cè)量電路中電流，由燈泡規(guī)格確定電表量程，滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器接入電路電阻變小；
（2）為了保護(hù)電路，連入滑動(dòng)變阻器，在閉合開關(guān)前，滑片P置于使連入電阻最大的位置；
（3）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過(guò)大的原因，然后進(jìn)行下一步操作；
（4）根據(jù)電流表所選量程和指針位置，讀出電流表的示數(shù)，利用P=UI計(jì)算小燈泡的電功率；
（5）由于小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表必須選擇大量程，這樣造成電壓測(cè)量不精確，為了使測(cè)量誤差更小，可將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端，改接小量程．據(jù)此分析；
（6）利用電壓表和電流表，結(jié)合串、并聯(lián)電路電流和電壓特點(diǎn)以及歐姆定律，直接或間接得出被測(cè)電阻兩端的電壓和電流，根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$求出電阻．

解答 解：
（1）電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，燈泡額定電壓3.8V，所以電壓表使用0-15V量程，由P=UI可得燈泡正常發(fā)光電流約為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{3.8V}$≈0.26A，所以電流表使用0-0.6A量程，滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)燈泡變亮，所以應(yīng)將B接線柱接入電路中．如圖所示：
；
（2）閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)燈光特別亮，說(shuō)明電路中電流比較大，原因是滑片P沒有置于滑動(dòng)變阻器的最大值A(chǔ)端；
（3）閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，燈泡沒有斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，下一步操作：向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光；
（4）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端電壓為3.8V，電流表所選量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，由乙圖指針位置可知，此時(shí)的電流為0.3A，
則該燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（5）由于小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表必須選擇大量程，這樣造成電壓測(cè)量不精確，為了使測(cè)量誤差更小，可將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端，改接小量程．
因?yàn)殡娫措妷簽?V，則變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V時(shí)，此時(shí)小燈泡恰好正常好光．
所以補(bǔ)充的步驟為：a．?dāng)嚅_開關(guān)，將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端（此時(shí)選擇小量程）；
b．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，并讀出此時(shí)電流表的示數(shù)；
c．計(jì)算出燈的額定功率．
（6）A、開關(guān)S閉合，據(jù)電流表可得出待測(cè)電阻的電流，據(jù)電壓表的示數(shù)能得出待測(cè)電阻的電壓，所以據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$求出電阻．
B、兩開關(guān)都閉合，此時(shí)電壓表的示數(shù)是電源電壓U；斷開與電壓表并聯(lián)的開關(guān)，此時(shí)待測(cè)電阻與定值電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)的是待測(cè)電阻R_x的電壓，所以據(jù)電源電壓能計(jì)算出定值電阻R₀的電壓，即可計(jì)算出此時(shí)的電流；由于串聯(lián)電路中電流處處相等，所以據(jù)此能計(jì)算出R_x的電阻．
C、閉合開關(guān)，定值電阻和待測(cè)電阻并聯(lián)，所以讀出此時(shí)電流表的示數(shù)I；斷開開關(guān)，讀電流表的示數(shù)I_x，則定值電阻中的電流為I-I_x，計(jì)算出定值電阻R₀兩端的電壓U，可知待測(cè)電阻的電壓為U，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值．
D、該選項(xiàng)電流都不知道，故該選項(xiàng)無(wú)法計(jì)算出待測(cè)電阻，故該選項(xiàng)符合題意．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）A；（3）向右端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察燈泡的發(fā)光情況；
（4）1.14；
（5）a．將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端；b．調(diào)節(jié)滑片，直至電壓表示數(shù)為2.2V；
（6）D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)物圖的連接、電流表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與分析等，綜合性強(qiáng)，是一道好題．