Question

10．在“測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)”中，小燈泡的額定電壓為3.8V．電阻大約為10Ω，電源電壓為6V且保持不變，其它器材如圖所示．實(shí)驗(yàn)中小東發(fā)現(xiàn)電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．
（1）小東仍利用這些器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)連出了如下面的實(shí)物圖，但有一根導(dǎo)線連錯(cuò)了，請(qǐng)幫他在連錯(cuò)的導(dǎo)線上畫“×”，并連上正確的導(dǎo)線．同時(shí)在方框內(nèi)畫出對(duì)應(yīng)的電路圖．

（2）實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)可供選擇的滑動(dòng)變阻器，分別為“5Ω1A”和“10Ω1A”，為了能順利完成實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇10Ω1A合適．
（3）小東測(cè)出了如表的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你幫他計(jì)算出小燈泡的額定電功率并填入表格內(nèi)．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)	燈泡亮度變化	燈泡額定功率
1	3V	0.30A	↓逐漸變亮
2	2.6V	0.34A
3	2.2V	0.38A

（4）在測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)，為使小燈泡的電壓為額定電壓，需對(duì)電路進(jìn)行怎樣的具體操作．

Answer 1

分析 （1）小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)分壓，因此滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．實(shí)驗(yàn)中，小東發(fā)現(xiàn)電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．故電壓表不能用來測(cè)量燈泡兩端的電壓，但可以用來測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，只要讓它的電壓為2.2V，就表示燈泡的電壓為3.8V．
（2）滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)電路中有兩個(gè)作用：一是保護(hù)電路的作用；二是調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓的作用．滑動(dòng)變阻器和燈泡串聯(lián)，有分壓作用，因此要選擇合適的滑動(dòng)變阻器才能起到相應(yīng)的作用．
（3）要計(jì)算燈泡的額定功率，必須和燈泡的額定電壓相對(duì)應(yīng)，從表中找出額定電壓U_額和相對(duì)應(yīng)的電流I，根據(jù)公式P_額=U_額I計(jì)算出燈泡的額定功率．
（4）通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器是燈泡正常發(fā)光．

解答 解：（1）電源電壓U=6V，小燈泡兩端的電壓U_L=3.8V，小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)分壓，因此滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．實(shí)驗(yàn)中小東發(fā)現(xiàn)電壓表的0～15V量程損壞，但0～3V的量程還可使用．故電壓表不能用來測(cè)量燈泡兩端的電壓，但可以用來測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，只要讓它的電壓為2.2V，就表示燈泡的電壓為3.8V．
故重新連接的實(shí)物圖和電路圖如下圖所示：

（2）電源電壓U=6V，小燈泡的額定電壓U_額=3.8V，小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，起分壓作用，故要求滑動(dòng)變阻器能夠至少分擔(dān)U_滑=2.2V電壓，小燈泡的電阻R_L=10Ω．
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)公式：$\frac{{U}_{額}}{{U}_{滑}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3.8V}{2.2V}$=$\frac{10Ω}{{R}_{滑}}$
滑動(dòng)變阻器的最小阻值不得小于：
R_滑=$\frac{2.2V×10Ω}{3.8V}$=5.8Ω
所以，“5Ω  1A”的滑動(dòng)變阻器不符合要求．
故答案為：“10Ω 1A”
（3）電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，相對(duì)應(yīng)的電流I=0.38A，燈泡的額定功率為：P=UI=3.8V×0.35A=1.444W；
（4）為了使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)斷開開關(guān)，將滑片調(diào)至最左端，閉合開關(guān)，向右調(diào)節(jié)滑片，直至電壓表示數(shù)為2.2V．
故答案為：（1）如圖；（2）10Ω1A；（3）1.444；（4）斷開開關(guān)，將滑片調(diào)至最左端，閉合開關(guān)，向右調(diào)節(jié)滑片，直至電壓表示數(shù)為2.2V．

點(diǎn)評(píng) 在本題目中，滑動(dòng)變阻器的選擇是本題的難點(diǎn)，要根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)去分析．本題綜合性比較強(qiáng)，是中考的熱點(diǎn)題型，希望引起同學(xué)們的注意．