Question

20．小星在做“测定小灯泡的额定功率”实验时，如图所示，已知灯泡的额定电压是3.6V，其中电源是三节新的干电池（电压共4.5V），灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．

（1）小星实验时滑动变阻器应选用R₁（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；按图甲连接电路并闭合开关后，发现灯泡不亮，但电压表有示数，则故障的原因可能是灯泡开路．（选填“短路”或“开路”）．
（2）小星排除故障后，移动滑片P到某处，电压表的示数为2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向右端滑动（选填“左”或“右”）；当灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率是0.72W．
（3）若电压表0～15V的量程已损坏，换用0～3V的量程且正确连接电路后，实验过程中，当电压表的读数为0.9V时，也可测出灯泡的额定功率．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律，求出灯正常工作时的电流大小，计算变阻器连入电路的最小阻值，结合变阻器允许通过的最大电流和最大的电阻确定变阻器的规格；
（2）比较电压表示数与额定电压的大小，根据分压原理确定滑片移动的方向；根据电流表小量程读出电流表的示数，由P=UI求灯的额定功率；
（3）根据串联电路电压的特点，当灯正常工作时，变阻器分得的电压为4.5V-3.6V=0.9V＜3V，据此分析；

解答 解：（1）灯的额定电压为3.6V，根据串联电路电压的特点，变阻器要分去U_变=4.5V-3.6V=0.9V的电压，灯正常工作时的电流I=$\frac{{U}_{L}}{R}=\frac{3.6V}{10Ω}$=0.36A，所以，变阻器的阻值至少为R_变=$\frac{{U}_{变}}{I}=\frac{0.9}{0.36A}$=2.5Ω，结合变阻器允许通过的最大电流和最大的电阻，应选用R₁；
按图甲连接电路并闭合开关后，发现灯泡不亮，说明电路断路或电路的电阻很大；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则故障的原因可能是灯泡开路而导致电压表串联在电路中了；
（2）电压表示数小于灯的额定电压，所以应增大灯的电压减小变阻器的分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片应向右移动；图乙中电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.2A，灯的额定功率P=UI=3.6V×0.2A=0.72W；
（3）由（1）的分析知，当灯正常发光时，变阻器的电压为0.9V，所以将电压表小量程并联在变阻器的两端，当电压表表示数为0.9V时，灯一定正常发光，记下此时电流表的示数，也可测出灯的额定功率．
故答案为：（1）R₁；开路；
（2）右；0.72；
（3）0.9．

点评 本题测量灯的额定功率，考查器材的选择、常见故障的分析、操作的过程、额定功率的计算及设计实验方案的能力，是中考的热点问题，要熟练掌握．