Question

8．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）请你用笔画线代替导线，根据滑动变阻器滑片的位置将图甲中的实物连接完整．
（2）闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，小灯泡正常工作时的电阻是10Ω．
（3）小丽同学又想测量小灯泡的额定功率，实验时发现电流表已损坏，却多了一个滑动变阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他设计如图丙所示电路，也测出了额定电压为3.8V的灯泡的额定功率，请不全下列步骤：
①闭合开关，先调节滑动变阻器R₀（选填“R₀”或“R”）的滑片到左端（选填“左”或“右”），再调节另一滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为3.8V时为止；
②接着调节变阻器R₀的滑片到最右端，读出这时电压表的示数为U；
③小灯泡额定功率的表达式为P=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用步骤中的字母和数值表示）

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）根据欧姆定律变形公式可求电阻；
（3）由电路图可知，R₀的滑片位于左端时，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器R使电压表的示数为2.5V，然后保持R接入电路中的电阻不变；调节变阻器R₀的滑片到最右端，电压表测灯泡和R₀两端的电压之和，根据串联电路的电压特点求出R₀两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，最后根据P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）滑动变阻器要按“一上一下”的方式串联接入电路；闭合开关前，为使滑动变阻器接入电路的阻值最大，故应将滑动变阻器的右下接线柱与小灯泡的左接线柱连接，如下图所示：

（2）闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，电流表的量程为0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.38A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，小灯泡正常工作时的电阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
（3）实验步骤：
①闭合开关，先调节滑动变阻器R₀的滑片到最左端，再调节另一滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为3.8V时为止，此时小灯泡正常发光；
②保持R的滑片所在位置不变，接着调节变阻器R₀的滑片到最右端，此时电路中电流不变，小灯泡还是正常工作，读出这时电压表的示数为U；
③因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₀两端的电压U_R0=U-U₀，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I=$\frac{{U}_{{R}_{0}}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
小灯泡的额定功率：P=U₀I=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）10；
（3）①R₀；左；电压表示数为3.8V；②调节变阻器R₀的滑片到最右端；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了电路连接、求电阻、电流表读数、灯泡功率、实验步骤的设计和评估；涉及到的知识点较多，综合性较强．