Question

4．张玲和李影同学在进行“测量小灯泡额定功率”的实验中，现有器材：额定电压为3.8V的小灯泡（电阻约为20Ω）2个，电压约为12V的电源1个，电流表、电压表、开关各1个，规格分别为“20Ω，1A”和“50Ω，0.5A”的滑动变阻器各1个，导线若干．
（1）实验中应选择规格为“50Ω，0.5A”的滑动变阻器．
（2）图甲中已经连接了部分电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（3）张玲闭合开关，并适当移动滑片，小灯泡被烧坏，此时电压表示数约为12V，分析后又向老师借用了一个定值电阻，请你判断定值电阻应串联在电路中、其目的是串联分压，避免灯泡再次烧坏．
（4）重新连好电路后，再次闭合开关，移动滑动变阻器到某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则电流表的示数为0.2A，小灯泡的额定功率是0.76W

Answer 1

分析 （1）判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流；先根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值，再根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，据此确定滑动变阻器电阻．
（2）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，将电压表并联在灯泡两端；
（3）当灯泡烧坏时，电路断路，根据电压表的正负接线柱能否与电源两极相连确定电压表的示数；
根据串联电路特点进行分析，当完好的元件与断路用电器串联后，能有效进行分压．
（4）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光时，两端的电压U_L=3.8N，
电路电流最大约为I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{20Ω}$=0.19A＞0.1A，
滑动变阻器电压为：U′=U-U_L=12V-3.8V=8.2V，
滑动变阻器电阻为：R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{8.2V}{0.19A}$≈43.2Ω＞20Ω，故“20Ω  1A”的电阻太小，不能满足实验需要；
故选择“50Ω  0.5A”滑动变阻器．
（2）因为灯泡的额定电压为3.8V，因此电压表的量程选择0～15V，并将电压表并联在灯泡两端，如下图所示：

（3）闭合开关，并适当移动滑片，小灯泡被烧坏，此时电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此示数约等于电源电压12V，说明小灯泡承受电压太大导致烧坏，应该把定值电阻串联在电路中进行串联分压，避免灯泡再次烧坏；
（4）根据图乙可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A；
灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.2A=0.76W．
故答案为：（1）50Ω，0.5A；（3）12；串；串联分压，避免灯泡再次烧坏；（4）0.2；0.76．

点评 本题考查了电压表量程的选择、电流表的读数、欧姆定律和电功率公式的计算、以及电路故障的判断，涉及的知识点较多，但都是我们必须掌握的内容．