Question

如圖是小明設計的測量一小燈泡額定功率的電路圖．已知定值電阻R=15Ω，滑動變阻器R（20Ω  1A），電源電壓為18V，小燈泡的額定電壓為6V、額定功率約為3W．

（1）閉合開關S前，滑片P應滑到最______．（選填“左端”或“右端”）
（2）請用筆畫線代替導線將圖中的實物圖補充完整．
（3）小明正確連接電路后，進行實驗．小燈泡正常發(fā)光時，電流表的指針如圖所示，通過小燈泡的電流為______A，其額定功率為______W．

（4）電路中定值電阻R的作用是：______．
（5）小明完成上述實驗后，小紅發(fā)觀電流表已壞，她利剩余器材和老師又給的兩個開關S₁、S₂及導線，也完成了對小燈泡額定功率的測量．請你在右側的虛線框內畫出小紅完成實驗設計的電路圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合開關前，滑片處于最大阻值處．
（2）由燈泡額定電壓確定電壓表量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，注意正負接線柱．
（3）由燈泡額定電壓和額定功率求出電路電流大約值，確定電流表的量程．
電流表讀數(shù)：確定每一個大格和每一個小格各代表多少．知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據P=UI計算額定功率． 
（4）計算燈泡的額定電流為0.5A，燈泡正常工作時電壓為6V，滑動變阻器電壓為12V．
滑動變阻器電阻為：R==24Ω＞20Ω，滑動變阻器電阻太小，串聯(lián)R起分擔電壓作用．
（5）電流表已損壞，只有電壓表，使已知電阻R與燈泡串聯(lián)，間接求燈泡正常工作時的電流．
滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，使燈泡正常工作，電壓表與燈泡并聯(lián)，使電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓6V．
再通過開關閉合與斷開，電壓表與燈泡和已知電阻并聯(lián)，滑動變阻器滑片位置不動，測兩者的總電壓，求已知電阻電壓，求已知電阻電流，即燈泡正常工作時的電流，根據P=UI計算燈泡額定功率，
解答：解：（1）滑動變阻器接入左半段，滑片處于右端，滑動變阻器連入電路的電阻最大．
（2）燈泡額定電壓為6V，電壓表選擇0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電流從正接線柱流入，從負接線柱流出，如圖．
 
（3）電路電流大約值為I===0.5A＜0.6A．
電流表使用0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.48A．
P=UI=6V×0.48A=2.88W．
（4）燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U₁=U_總-U=18V-6V=12V．
滑動變阻器電阻為：R₁===25Ω＞20Ω（滑動變阻器最大電阻）
滑動變阻器電阻太小，為了測燈泡額定功率，需要至少串聯(lián)一個5Ω的電阻分擔電壓，
所以，電路中定值電阻R起分擔電壓作用，完成對燈泡額定功率的測量．
（5）燈泡與已知電阻、滑動變阻器串聯(lián)，移動滑動變阻器滑片，當燈泡并聯(lián)的電壓表示數(shù)為6V時，燈泡正常工作．
滑動變阻器滑片位置不變，通過閉合、斷開開關，使電壓表并聯(lián)在燈泡與R兩端．求R電壓，求R電流，即燈泡額定電流，根據P=UI計算額定功率，如圖．

故答案為：（1）右端；（2）如實物圖；（3）0.48；2.88；（4）分壓，能夠完成對燈泡額定功率的測量；（5）如電路圖．
點評：伏安法測燈泡的實驗中，當電壓表或電流表損壞時，借助已知電阻照常能完成實驗．
電流表損壞時，已知電阻與燈泡、滑動變阻器串聯(lián)，調節(jié)滑片使燈泡正常工作．滑片位置不動，再測已知電阻電壓，求已知電阻電流，即燈泡額定電流，根據P=UI計算燈泡額定功率．
電壓表損壞時，已知電阻與燈泡并聯(lián)，再與滑動變阻器串聯(lián)，調節(jié)滑片使燈泡正常工作，滑片位置不動，再測已知電阻電流，求已知電阻電壓，即燈泡的額定電壓，根據P=UI計算燈泡的額定功率．