Question

6．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，正常发光时的电阻约为10Ω，滑动变阻器有A规格“5Ω 1A”、B规格“50Ω 1A”可选．

（1）请用笔画线代替导线将甲图中未完成的实物电路连接完整；
（2）实验应选择B（选填“A”或“B”）规格的滑动变阻器；
（3）闭合开关，发现灯泡不亮，两电表均无示数．为了查找故障，小明将电压表拆下，把导线a与灯泡正确连接好．在开关闭合状态下，将电压表分别接在电源、滑动变阻器及开关两端，结果只有接在滑动变阻器两端时，电压表无示数，则出现故障的元件是开关断路；
（4）故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到某位置时，电压表的示数为2.0V．接着应将滑片P向A端滑动，使灯泡L正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是1.52W；
（5）如果电压表量程0～15V损坏，量程0～3V能正常使用，仍利用现有的器材完成实验，请在答卷纸上的方框内（图丁）画出你设计的电路图．

Answer 1

分析 （1）根据小灯泡的额定电压确定电压表所选用的量程，电流表选用小量程，并注意变阻器接线柱与电压接线柱的接法；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出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中的阻值即可选择器滑动变阻器的规格；
（3）电流表在干路上，无示数，说明电路故障为断路；如果电压有示数，说明与电压表串联的元件是完好的；如果无示数，说明与电压表串联的元件有断路，或与电压表并联的元件短路或电路中无电源，据此判断故障所在；
（4）根据电压表小量程读数，根据额定功率的定义和分压原理确定滑片移动的方向；根据P=UI可求额定功率；
（5）电压表0～15V量程损坏，只能使用0～3V量程，灯泡正常发光时灯泡电压是3.8V＞3V，此时滑动变阻器两端电压是6V-3.8V=2.2V，因此电压表不能测灯泡两端电压，可用电压表测滑动变阻器两端电压，据此设计实验电路图．

解答 解：（1）由题可知，小灯泡的额定电压3.8V＞3V，电压表选0～15V；由图乙知，电流表选用小量程；滑动变阻器连入电路要一上一下，如下图所示；

（2）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=3.8V，
根据欧姆定律可知此时电路电流约为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，
A规格“5Ω 1A”最大阻值小，所以本实验中应该选择规格为“50Ω 1A”的B滑动变阻器；
（3）闭合开关，发现灯泡不亮，两电表均无示数，则此电路为断路；在开关闭合状态下，将电压表接在电源两端时，电压表有示数，说明电源、电压表是完好的；电压表接在开关两端时有示数，说明开关以外的电路是通路，而开关是断开的，所以，肯定出现故障的元件是开关（电压表接在滑动变阻器两端，因无电源，没有示数），即开关断路；
（4）电压表示数为2V，要测灯的额定功率，灯的电压要为3.8V，所以要增大灯的电压，减小变阻器的分得的电压，根据分压原理，减小变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向A端移动；
电流表小量程的分度值为0.02A，示数为0.4A，小灯泡的额定功率P_额=U_额I=3.8V×0.4A=1.52W；
（5）电压表0～15V量程损坏，电压表与滑动变阻器并联，如图所示：

故答案为：（1）如上图；（2）B；（3）开关断路；（4）A端；1.52；（5）如上图．

点评 本题测量灯的功率，考查器材的选择、电路的连接、常见现象的分析、操作的过程、功率的计算等知识，是中考的热点问题，要熟练掌握．