Question

如圖是小明設(shè)計(jì)的測(cè)量一小燈泡額定功率的電路圖．已知定值電阻R₀=15Ω，滑動(dòng)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(kāi)關(guān)S前，滑片P應(yīng)滑到最

 

．（選填“左端”或“右端”）
（2）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖中的實(shí)物圖補(bǔ)充完整．
（3）小明正確連接電路后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的指針如圖所示，通過(guò)小燈泡的電流為

 

A，其額定功率為

 

W．

（4）電路中定值電阻R₀的作用是：

 

．
（5）小明完成上述實(shí)驗(yàn)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(gè)開(kāi)關(guān)S₁、S₂及導(dǎo)線，也完成了對(duì)小燈泡額定功率的測(cè)量．請(qǐng)你在右側(cè)的虛線框內(nèi)畫(huà)出小紅完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的電路圖．

Answer 1

分析：（1）閉合開(kāi)關(guān)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(fù)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(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少．知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率． 
（4）計(jì)算燈泡的額定電流為0.5A，燈泡正常工作時(shí)電壓為6V，滑動(dòng)變阻器電壓為12V．
滑動(dòng)變阻器電阻為：R=

12V

0.5A

=24Ω＞20Ω，滑動(dòng)變阻器電阻太小，串聯(lián)R₀起分擔(dān)電壓作用．
（5）電流表已損壞，只有電壓表，使已知電阻R₀與燈泡串聯(lián)，間接求燈泡正常工作時(shí)的電流．
滑動(dòng)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(guò)開(kāi)關(guān)閉合與斷開(kāi)，電壓表與燈泡和已知電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，測(cè)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(shí)的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡額定功率，

解答：解：（1）滑動(dòng)變阻器接入左半段，滑片處于右端，滑動(dòng)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(fù)接線柱流出，如圖．
 
（3）電路電流大約值為I=

P

U

=

3W

6V

=0.5A＜0.6A．
電流表使用0～0.6A量程，每一個(gè)大格代表0.2A，每一個(gè)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(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓為：U₁=U_總-U=18V-6V=12V．
滑動(dòng)變阻器電阻為：R₁=

U1

I

=

12V

0.48A

=25Ω＞20Ω（滑動(dòng)變阻器最大電阻）
滑動(dòng)變阻器電阻太小，為了測(cè)燈泡額定功率，需要至少串聯(lián)一個(gè)5Ω的電阻分擔(dān)電壓，
所以，電路中定值電阻R₀起分擔(dān)電壓作用，完成對(duì)燈泡額定功率的測(cè)量．
（5）燈泡與已知電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，當(dāng)燈泡并聯(lián)的電壓表示數(shù)為6V時(shí)，燈泡正常工作．
滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，通過(guò)閉合、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，使電壓表并聯(lián)在燈泡與R₀兩端．求R₀電壓，求R₀電流，即燈泡額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率，如圖．

故答案為：（1）右端；（2）如實(shí)物圖；（3）0.48；2.88；（4）分壓，能夠完成對(duì)燈泡額定功率的測(cè)量；（5）如電路圖．

點(diǎn)評(píng)：伏安法測(cè)燈泡的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電壓表或電流表?yè)p壞時(shí)，借助已知電阻照常能完成實(shí)驗(yàn)．
電流表?yè)p壞時(shí)，已知電阻與燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑片使燈泡正常工作．滑片位置不動(dòng)，再測(cè)已知電阻電壓，求已知電阻電流，即燈泡額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡額定功率．
電壓表?yè)p壞時(shí)，已知電阻與燈泡并聯(lián)，再與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑片使燈泡正常工作，滑片位置不動(dòng)，再測(cè)已知電阻電流，求已知電阻電壓，即燈泡的額定電壓，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率．