Question

5．在“測定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為3.8V．
（1）請?jiān)趫D甲中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成電路連接．

（2）連接電路，閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，在將滑動變阻器的滑片從一端緩慢移到另一端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)U與滑片移動距離x的關(guān)系如圖乙所示，電壓調(diào)節(jié)非常不方便，這是由于選用了A（選填“A”或“B”）滑動變阻器．
可供選用的滑動變阻器
滑動變阻器A（阻值范圍0-500?，滑片行程10cm）；
滑動變阻器B（阻值范圍0-50?，滑片行程10cm）．
（4）換用了另一個滑動變阻器并接通電路后，移動滑片位置，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為0.5A．
（5）實(shí)驗(yàn)中剛剛測完上述（4）中的一個數(shù)據(jù)，電流表突然損壞了．他們找到了一個阻值為10?的定值電阻和一個單刀雙擲開關(guān)并設(shè)計(jì)出電路圖丁，重新進(jìn)行了測量．請完成以下步驟：
步驟一：S₂與接線柱1接通，閉合S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V．
步驟二：保持滑動變阻器阻值不變（選填“變大”、“不變”、“變小”），將S₂改與接線柱2接通，讀取電壓表讀數(shù)U_R．
步驟三：斷開S₁、S₂，整理器材．
③寫出燈泡額定功率的表達(dá)式P=$\frac{{0.836{U_R}}}{{6-{U_R}}}$．（用已知量和測量量表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且并聯(lián)在燈泡兩端，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）電壓表有示數(shù)說明電壓表與電源之間是通路，燈泡不亮、電流表指針幾乎不動說明電路斷路，則電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（3）由圖乙可知滑片移動時燈泡兩端電壓的變化，根據(jù)電壓調(diào)節(jié)方便的原則確定滑動變阻器的規(guī)格；
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出丙圖的示數(shù)；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，利用P=UI表示出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，則電壓表的量程為0～15V，且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器的任意上方接線柱與燈泡串聯(lián)，如下圖所示：

（2）連接電路，閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動，說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚�可能是燈泡斷路�?br />（3）由圖乙可知，滑片移動時燈泡兩端電壓的變化開始不很不明顯，說明滑動變阻器選擇最大的阻值較大，為使電壓調(diào)節(jié)方便應(yīng)選B滑動變阻器；
（4）由實(shí)物電路圖可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，則乙圖中電流表的示數(shù)為0.5A；
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：①電路圖如圖所示．
②步驟一：S₂與接線柱1接通，閉合S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V．
步驟二：保持滑動變阻器阻值不變，將S₂改與接線柱2接通，讀取電壓表讀數(shù)U_R．
步驟三：斷開S₁、S₂，整理器材．
③根據(jù)滑動變阻器的不變得：$\frac{6V-3.8V}{I}$=$\frac{6V-{U}_{R}}{\frac{{U}_{R}}{{R}_{0}}}$，
解得：I=$\frac{0.22{U}_{R}}{6-{U}_{R}}$
小燈泡的額定功率為：
P=UI=3.8V×$\frac{0.22{U}_{R}}{6-{U}_{R}}$=$\frac{{0.836{U_R}}}{{6-{U_R}}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）A；（4）0.5；（5）3.8；不變；$\frac{{0.836{U_R}}}{{6-{U_R}}}$．

點(diǎn)評 本題考查了測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，涉及到實(shí)物電路圖的連接、電路故障的判斷、滑動變阻器規(guī)格的選擇、電流表的讀數(shù)以及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等，涉及到的知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，平時注意多積累相關(guān)知識、多總結(jié)解題方法．