Question

4．張玲和李影同學(xué)在進行“測量小燈泡額定功率”的實驗中，現(xiàn)有器材：額定電壓為3.8V的小燈泡（電阻約為20Ω）2個，電壓約為12V的電源1個，電流表、電壓表、開關(guān)各1個，規(guī)格分別為“20Ω，1A”和“50Ω，0.5A”的滑動變阻器各1個，導(dǎo)線若干．
（1）實驗中應(yīng)選擇規(guī)格為“50Ω，0.5A”的滑動變阻器．
（2）圖甲中已經(jīng)連接了部分電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整．
（3）張玲閉合開關(guān)，并適當移動滑片，小燈泡被燒壞，此時電壓表示數(shù)約為12V，分析后又向老師借用了一個定值電阻，請你判斷定值電阻應(yīng)串聯(lián)在電路中、其目的是串聯(lián)分壓，避免燈泡再次燒壞．
（4）重新連好電路后，再次閉合開關(guān)，移動滑動變阻器到某一位置時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為0.2A，小燈泡的額定功率是0.76W

Answer 1

分析 （1）判斷滑動變阻器的使用規(guī)格，同時要考慮滑動變阻器的電阻和允許通過的最大電流；先根據(jù)歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動變阻器電阻．
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（3）當燈泡燒壞時，電路斷路，根據(jù)電壓表的正負接線柱能否與電源兩極相連確定電壓表的示數(shù)；
根據(jù)串聯(lián)電路特點進行分析，當完好的元件與斷路用電器串聯(lián)后，能有效進行分壓．
（4）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時，兩端的電壓U_L=3.8N，
電路電流最大約為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{20Ω}$=0.19A＞0.1A，
滑動變阻器電壓為：U′=U-U_L=12V-3.8V=8.2V，
滑動變阻器電阻為：R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{8.2V}{0.19A}$≈43.2Ω＞20Ω，故“20Ω  1A”的電阻太小，不能滿足實驗需要；
故選擇“50Ω  0.5A”滑動變阻器．
（2）因為燈泡的額定電壓為3.8V，因此電壓表的量程選擇0～15V，并將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，如下圖所示：

（3）閉合開關(guān)，并適當移動滑片，小燈泡被燒壞，此時電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此示數(shù)約等于電源電壓12V，說明小燈泡承受電壓太大導(dǎo)致燒壞，應(yīng)該把定值電阻串聯(lián)在電路中進行串聯(lián)分壓，避免燈泡再次燒壞；
（4）根據(jù)圖乙可知，電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A；
燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.2A=0.76W．
故答案為：（1）50Ω，0.5A；（3）12；串；串聯(lián)分壓，避免燈泡再次燒壞；（4）0.2；0.76．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇、電流表的讀數(shù)、歐姆定律和電功率公式的計算、以及電路故障的判斷，涉及的知識點較多，但都是我們必須掌握的內(nèi)容．