Question

12．小明做“测定小灯泡的额定功率”实验时，已知灯泡的额定电压是3.8V，其中电源电压6V保持不变，灯丝电阻大于10Ω，滑动变阻器上标有“10Ω 1A”字样如图1是测定灯泡的额定功率的电路．

（1）完成图1电路元件实物的连接．（注意导线不能交叉）
（2）小明按图连接电路并闭合开关后，发现灯泡亮，电流表有示数，但电压表无示数，则故障的原因可能是D；
A．滑动变阻器断路   B．电压表与灯接触不良  C．滑动变阻器短路   D．小灯泡短路
（3）在排除故障后，灯泡正常发光，此时电流表示数如图2，则灯泡的额定功率是1.14瓦．
（4）若实验时，上述电路中仅电压表上标有“15V”的接线柱已损坏，且暂无条件修复．在不更换器材的情况下为了能继续完成实验，你的方法是将电压表并联在变阻器的两端，当电压表示数为2.2V时，记下电流表示数；
（5）整理器材时发现滑动变阻器接入电路的下端电阻丝比上部金属杆热，原因是滑动变阻器接入电路的下端电阻丝电阻较大，而上部金属杆的电阻几乎为0．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表选用的量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中；
（2）灯泡亮，电流表有示数，说明电路为通路，根据电压表无示数分析故障的可能原因；
（3）由图中电流表选用小量程读数，根据P=UI求灯泡的额定功率；
（4）根据串联电路电压的规律，求出灯正常发光变阻器分得的电压，据此确定实验方案；
（5）因滑动变阻器接入电路的下端电阻丝电阻较大，而上部金属杆的电阻几乎为0，由串联电路的规律和焦耳定律分析．

解答 解：（1）已知灯泡的额定电压是3.8V，电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：

（2）小明按图连接电路并闭合开关后，发现灯泡亮，电流表有示数，说明电路为通路，但电压表无示数，则故障的原因可能是与电压表并联的小灯泡短路了，选D；
（3）在排除故障后，灯泡正常发光，此时电流表示数如图2，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，则灯泡的额定功率是：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14．
（4）根据串联电路电压的规律，当变阻器的电压为：
U_滑=U-U_额=6V-3.8V=2.2V时，灯正常发光，若实验时，上述电路中仅电压表上标有“15V”的接线柱已损坏，且暂无条件修复．在不更换器材的情况下为了能继续完成实验，可将电压表并联在变阻器的两端，当电压表示数为2.2V时，记下电流表示数；
（5）因滑动变阻器接入电路的下端电阻丝电阻较大，而上部金属杆的电阻几乎为0，由串联电路的规律，通过电阻丝与金属杆的电流相等，根据焦耳定律，Q=I²Rt，故电流通过滑动变阻器接入电路的下端电阻丝产生的热量较多，温度较高．
故答案为：（1）如上所示；（2）D；（3）1.14；（4）将电压表并联在变阻器的两端，当电压表示数为2.2V时，记下电流表示数；（5）滑动变阻器接入电路的下端电阻丝电阻较大，而上部金属杆的电阻几乎为0．

点评 本题测定小灯泡的额定功率，考查电路的连接、故障的分析、额定功率的计算及方案的设计及焦耳定律的运用．