题目内容

3．一个额定电压为6V的小灯泡，其正常工作时通过的电流约为0.3A．小组想测定这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：
电流表、电压表、开关各一个，两个规格分别为“10Ω  1A”、“50Ω  0.5A”的滑动变阻器，导线若干，电源一只（电压为12V）．
（1）小组设计了如图1所示电路图，通过分析你认为小明应选用规格为50Ω 0.5A的滑动变阻器．
（2）图2已连接了部分电路，请你根据图1所示电路图，用笔画线代替导线，将电路连接完整，使滑片向左移动时灯变亮．
（3）小组正确选择了滑动变阻器，将图2的电路补充连接后，闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数．任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）且小于6V，具体原因是滑动变阻器同时接了下面两接线柱；若灯不亮，电流表示数为0，而电压表有示数，可能故障是灯泡断路．
（4）实验时某小组学生发现电压表损坏，他们想设计一个不用电压表测定该小灯泡额定功率的实验．于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻（阻值适当且已知）和一个单刀双掷开关（符号为：），借助原有的实验器材，顺利完成了实验．假如由你来做该实验，要求电路只连接一次，在图3虚线框内画出实验电路图．

分析 （1）根据串联电路特点及欧姆定律，求出灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器的规格．
（2）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，把灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，连线时注意电压表正负接线柱不要接反，注意滑动变阻器的接法．
（3）灯泡发光较暗，说明灯泡实际功率较小，电路电流较小，电路电阻较大；移动滑片，电压表示数不变，说明滑动变阻器阻值不变，滑动变阻器接下面两个接线柱，成为定值电阻．当电路发生短路时，电路中有电流；当电路发生断路时，电路中没有电流，然后根据电压表的示数判断故障的具体位置．
（4）要探究电流与电压的关系，应保持电阻的阻值不变；
测出定值电阻两端的电压，根据并联电路的电压知识得知灯泡两端的电压，测出干路电流，根据并联电路的特点得出灯泡的电流，从而根据P=UI得出灯泡的功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=12V-6V=6V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω＞10Ω，滑动变阻器应选50Ω  0.5A”．
（2）灯泡额定电压是6V，电压表应选0～15V量程，灯泡正常发光时的电流为0.3A，
电流表应选0～0.6A量程，灯泡、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，电路图如图所示．

（3）闭合开关，灯泡发光较暗，电流表有示数；任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变，且小于6V．
具体原因是：滑动变阻器把下面两个接线柱接入电路，滑动变阻器成为定值电阻．
灯不亮，电流表示数为零，说明电路发生了断路，电压表示数为零，说明电压表的正负接线柱不能与电源两极相连，因此故障为灯泡断路．
（4）由题意知，灯泡与定值电阻并联，当定值电阻两端的电压等于其额定电压时，灯泡会正常发光，闭合开关S、S1与a相连，调节滑片P，使电流表示数I1=$\frac{{U}_{额定}}{{R}_{0}}$；
B、应保持滑动变阻器滑片的位置不变，S1与b相连，记下电流表示数I2，为干路电流；
C、小灯泡的额定电流为I=I2-I1，然后可求得灯泡的额定功率P=UI=U额定×（I2-$\frac{{U}_{额定}}{{R}_{0}}$）．

故答案为：（1）50Ω  0.5A；
（2）见上图；
（3）滑动变阻器同时接了下面两接线柱；灯泡断路；
（4）见上图．

点评 本题考查了滑动变阻器的选择、连接电路图、实验现象分析、求灯泡电功率等问题，是实验的常考问题；连接电路图时，注意电表量程的选择，注意电压表、电流表的正负接线柱不要接反．

练习册系列答案
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