题目内容

按图1所示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验．所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、电压表（量程为0～3V、0～15V）、开关及导线若干．

（1）某学生按图连好电路，检查确认元件完好、电路连接正确后，闭合开关S时发现灯泡不亮，该同学接下来应该进行的一步操作是：．
（2）某学生的实验记录如下表．
电压表的示数U/V 电流表的示数I/A 小电灯的功率P/W
2.0 0.20
2.5 0.22
3.0 0.25
3.8 0.30
4.5 0.32
分析表中的数据，可得到：
①小电灯的额定功率为w；
②当小电灯正常工作时，滑动变阻器连入电路的阻值是Ω．（计算结果保留一位小数）
（3）若电压表的0-15V量程已损坏，只能使用0～3V量程，其它器材不变，如何测出小电灯的额定功率？
①在虚线框中画出测量电路图（图2）；
②若小电灯两端最大可加4.5V的电压，为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全，参照上表中的实验数据，可计算得：滑动变阻器可调节的范围应是Ω～__Ω．（计算结果保留一位小数）

解：（1）连好电路，检查确认元件完好、电路连接正确后，闭合开关S时发现灯泡不亮，有可能是滑动变阻器连入电路的电阻值太大，通过的电流太小，导致灯泡无法发光，所以接下来的操作是：移动滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光；
（2）①灯泡的额定电压U_额=3.8V，此时的电流I=0.30A，所以灯泡的额定功率P_额=U_额I=3.8V×0.30A=1.14W；
②滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_额=6V-3.8V=2.2V，
滑动变阻器连入电路的阻值：R_滑= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ≈7.3Ω；
（3）①电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路，电压表并联在滑动变阻器两端，电路图如图所示；

②a、当电压表示数为最大值3V时，小电灯两端的电压为6V-3V=3V，由表中数据知，电流为0.25A，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑1= $\text{[math]}$ =12Ω；
b、当小电灯电压为4.5V时，由表中数据知，电路电流为0.32A，此时滑动变阻器两端电压为6V-4.5V=1.5V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑2= $\text{[math]}$ ≈4.7Ω；
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4.7Ω～12Ω；
故答案为：（1）移动滑动变阻器的滑片，观察灯泡是否发光；（2）①1.14；②7.3；（3）①电路图见上图；②4.7；12．
分析：（1）连好电路，检查确认元件完好、电路连接正确后，闭合开关S时发现灯泡不亮，有可能是滑动变阻器连入电路的电阻值太大，通过的电流太小，导致灯泡无法发光；
（2）①从表中找出灯泡额定电压下的电流值，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
②根据灯泡的额定电压和电源电压，求出滑动变阻两端的电压，根据灯泡的额定电流，求出滑动变阻器连入电路的电阻值；
（3））①0～15V量程已损坏，而灯泡额定电压为3.8V，超过电压表的另一量程0～3V；电源电压是6V，灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，小于电压表量程0～3V，因此可以用电压表测滑动变阻器电压，以便间接测量灯泡电压，据此作出电路图；
②根据题意确定滑动变阻器两端的最大电压与最小电压值，由串联电路特点求出相应的灯泡电压，由表中数据找出电压所对应的电流，然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大与最小阻值，然后确定其范围．
点评：本题考查了电路故障分析、求功率、求电阻阻值、设计实验电路图等问题，最后一问求滑动变阻器接入电路的阻值范围有一定难度；解题时要认真、细心答题．