Question

6．在测定标有“3.8V”小灯泡（阻值约为10Ω）额定功率的实验中，所给的器材如下：
学生电源（有3V、6V、9V三档）、电阻R₁=5Ω、两块电流表（0-0.6A-3A）、两只滑动变阻器（A、“5Ω2A”，B、“10Ω1A”）．请完成下列实验：
（1）请根据图甲中的电路，将图乙中实物电路补充完整．

（2）在这个实验中，你将选用学生电源的6V档，选择A（选填“A”、“B”）滑动变阻器．
（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片要置于A端（选填“A”、“B”）．调节变阻器，灯泡正常发光时的电流表A₁的示数如图丙，则小灯泡的额定功率是1.52W．

Answer 1

分析 （1）由电路图连接实物，从电源正极开始，先连接一条支路到电源负极．找出分点和合点．从分点开始，按照电流方向依次串联各元件到合点．
注意滑动变阻器选择一上一下串联在电路中．
电流表A₂的量程由R₁两端的电压和电阻来确定，电流由电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出．
（2）由电压和电阻分别计算两个支路的电流，得到干路电流来确定滑动变阻器规格的选择．
灯泡的额定电压为3.8V，电源电压要高于3.8V，
如果电源电压为9V，当灯泡正常工作时，滑动变阻器两端电压为9V-3.8V=5.2V，滑动变阻器在电路中最小电阻几乎等于最大电阻，不容易完成实验，排除9V，选6V为电源电压．
（3）闭合开关前，滑片处于最大阻值处．
（4）电流表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道电压和电流，根据P=UI计算功率．

解答 解：（1）滑动变阻器已经选定了下面接线柱，任意选择上面一个接线柱，把滑动变阻器串联在电路中．
R₁的电流约为：I₁=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{1}}$=$\frac{3.8V}{5Ω}$=0.76A＞0.6A，所以，电流表A₂选择0～3A量程．
按照电路图，补全其中灯泡所在的支路，由电源正极开始，依次串联开关、电流表A₁、灯泡、滑动变阻器到电源负极．
分点是开关与电流表A₁之间的任意接线柱，合点是灯泡与滑动变阻器之间的任意接线柱．
从合点开始，连接电流表A₂、定值电阻R₁到合点．如图：
．
（2）灯泡正常工作时，电流约为：I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
由（1）知，此时R₁电流为I₁=0.76A，
干路电流I=I_L=I₁=0.38A+0.76A=1.14A．
滑动变阻器B“10Ω 1A”允许通过的最大电流太小不合格，
选择“5Ω 2A”的滑动变阻器A．
灯泡额定电压为3.8V，电源电压要大于3.8V，排除3V电源．
如果选择9V为电源电压，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为U'=U_总-U_L=9V-3.8V=5.2V，
滑动变阻器电阻最小值为：R'=$\frac{U′}{I}$=$\frac{5.2V}{1.14A}$=4.56Ω，
与滑动变阻器最大阻值相差太小，实验不易操作，排除9V．
如果选择6V为电源电压，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为U''=U_总′-U_L=6V-3.8V=2.2V，
滑动变阻器电阻最小值为：R''=$\frac{U″}{I}$=$\frac{2.2V}{1.14A}$=1.93Ω，
与滑动变阻器最大阻值相差较多，实验容易操作．
所以，选择6V的电源．
（3）滑动变阻器接入右半段，滑片处于A端，滑动变阻器连入电路电阻最大．
灯泡工作电流约为0.38A，电流表A₁选择0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.4A，
P=U_LI_L=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案为：（1）如上图；（2）6；A；（3）A；1.52．

点评 本题是一道比较难的实验题．难点如下：
（1）由电路图连接实物图是灯泡与定值电阻先并联，然后与滑动变阻器串联，是混联电路．
掌握这种复杂的实物连接方式，先连其中一条支路，然后找出分点与合点，从分点再串联各元件到合点．
（2）电流表的读数是通过电压和电阻计算电流，确定电流表量程再读数．
（3）滑动变阻器规格的选择是通过电路需要的电阻和电路最大电流来确定．
（4）电源电压是通过假设排除方法来确定．
总之，本题每个题目的条件都不是很直接，而是通过计算来获得的．