Question

13．在“测量小灯泡电功功率的实验”中，小灯泡的额定电压为3.8V．电阻大约为10Ω，电源电压为6V且保持不变，其它器材如图所示．实验中小东发现电压表的0～15V量程损坏，但0～3V的量程还可使用．

（l）小东仍利用这些器材进行上面的实验，设计连出了如上面的实物图，但有一根导线连错了，请帮他在连错的导线上画“×”，并连上正确的导线．同时在方框内画出所连实物的电路图．
（2）实验中有两个可供选择的滑动变阻器，分别为A“5Ω1A”和B“10Ω1A”，为了能顺利完成实验，应选择合适B（选填“A”或“B”）．
（3）按正确电路改正过程中，开关必须断开．如图，闭合开关前滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大端．闭合开关S，发现电压表V的示数约6V，电流表A无示数，灯不亮．则电路存在的故障是滑动变阻器断路了．
（4）正确连接电路后，小东测出当电压表示数U=2.2V时，电流表示数I=0.4A．请你帮助计算出小灯泡的额定电功率是1.52W．

Answer 1

分析 （1）实验中电压表的0～15V量程损坏，但0～3V的量程还可使用．但电压表不能用来测量灯泡两端的电压，可以用来测量滑动变阻器两端的电压，只要让它的电压为2.2V，就表示灯泡的电压为3.8V．由此改接电路并画出电路图；
（2）由电路图，根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器接入电路的阻值，从而选择其规格；
（3）连接电路时开关应断开，变阻器接入电路的阻值应为其最大值；
电流表A无示数，灯不亮，可能是电路出现了断路，再根据电压表示数情况分析解答；
（4）由P=UI计算灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）由实物图知，变阻器与灯泡并联，电压表被串联接入电路中了．
已知电源电压U=6V，小灯泡额定电压U_L=3.8V，小灯泡和滑动变阻器串联分压，所以，灯泡正常发光时滑动变阻器分担的电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
电压表的0～15V量程损坏，但0～3V的量程还可使用；故电压表不能用来测量灯泡两端的电压，但可以用来测量滑动变阻器两端的电压，只要让它的电压为2.2V，就表示灯泡的电压为3.8V．所以，电压表应并联在滑动变阻器的两端，如图所示：
；
（2）电源电压U=6V，小灯泡的额定电压U_额=3.8V，小灯泡和滑动变阻器串联，起分压作用，故要求滑动变阻器能够至少分担U_滑=2.2V电压，小灯泡的电阻约为10Ω．
所以灯泡正常发光时电路中电流约为：I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
滑动变阻器接入的阻值至少为：R_滑=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，
所以应选择“10Ω 1A”的滑动变阻器B；
（3）为了保护电路，电路改正过程中，开关必须断开；闭合开关前滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大端；
电流表A无示数，灯不亮，可能是电路出现了断路，电压表V的示数约等于电源电压6V，说明电压表到电源两极间是通路，结合电路图可知，故障可能是滑动变阻器断路了；
（4）当电压表示数U=2.2V时，灯泡电压达到额定电压3.8V，此时电流表示数I=0.4A，
所以灯泡的额定功率P_额=U_额I=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案为：
（1）见上图；（2）B；（3）断开；最大；滑动变阻器断路了；（4）1.52W．

点评 本题测灯泡额定功率的实验，考查了实物电路的连接、电路图的画法、串联电路特点和欧姆定律的应用，故障判断以及功率的计算，综合性比较强，是中考的热点题型．