Question

12．測量“小燈泡的電功率”．小燈泡的額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間．所提供的器材有：電流表、電壓表、電源（電壓恒為6V）、開關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（“5Ω  2A”、“20Ω  1A”）兩個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲是小明沒有連接完的實(shí)物電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整．
（2）小明選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω1A”．
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為4V，小燈泡的額定功率為1.2W．
（4）小紅沒用電壓表，但多用了一個(gè)開關(guān)，其它器材與小明的相同，也測出了小燈泡的額定功率．她設(shè)計(jì)了如圖丙所示電路圖，請你幫她完成實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖線連接電路；
②只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)滑片P，使電流表的示數(shù)為0.3A；
③在閉合開關(guān)S₂，不移動(dòng)（填“移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）滑片P位置，記下電流表示數(shù)為1A；
④小燈泡的額定功率為1.26W．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表連線不完整，根據(jù)題意確定電壓表量程，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)．
（2）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)電壓表量程由圖乙所示電壓表確定其分度值，讀出電壓表示數(shù)，由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，用電流表測流過電路的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時(shí)，燈泡兩端電壓，然后由P=UI求出燈泡額定功率．

解答 解：（1）燈泡額定電流為0.3A，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，則燈泡額定電壓U=IR在3V～4.5V間，電壓表應(yīng)選0～15V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示：

（2）電路電流為燈泡額定電流0.3A時(shí)，由U=IR可知，燈泡兩端電壓約為
3V～4.5V，此時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_燈，滑動(dòng)變阻器兩端電壓約為1.5V～3V，由R=$\frac{U}{I}$可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值約為5Ω～10Ω，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇“20Ω  1A”；
（3）電壓表量程是0～15V，由圖乙可知，電壓表分度值是0.5V，電壓表示數(shù)是4V，燈泡額定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
（4）②閉合開關(guān)S₁、斷開S₂，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.3A；
③滑片位置不動(dòng)，閉合開關(guān)S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)1A；
④求燈泡額定功率．
1、滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω；
2、滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=0.3A×R_滑=0.3A×6Ω=1.8V；
3、燈泡兩端電壓U_燈=U-U_滑=6V-1.8V=4.2V；
4、燈泡額定功率P_額=I_燈U_燈=0.3A×4.2V=1.26W；
故答案為：（1）見上圖；（2）“20Ω1A”（3）4；1.2；（4）②S₁；0.3A；③不移動(dòng)；④1.26．

點(diǎn)評 本題考查了連接電路圖、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電壓表讀數(shù)、求燈泡功率等問題，連接實(shí)物電路圖時(shí)要注意電表量程的選擇；對電表讀數(shù)時(shí)要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)．