Question

11．要测量一个额定电压是3.8V的小灯泡的额定功率，估计小灯泡工作时的电阻约为10Ω．现有电流表、电压表、开关各一个，三个规格分别为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电源（8V）一个．

（1）小科设计了如图甲所示的电路图，通过分析小科应选用规格为50Ω0.5A的滑动变阻器．
（2）请你根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路补充完整（要求减小误差，导线不要交叉）
（3）小科正确选择了滑动变阻器，连接好电路，闭合开关，发现灯泡发光较暗，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零），请分析具体原因灯泡断路．
（4）小科排除故障后，继续实验．当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则该灯泡的额定功率是1.292W．

Answer 1

分析 （1）判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流；
（2）从电源正极开始，按照电流方向，依次串联各元件，电压表并联在灯泡两端；滑动变阻器串联在电路中，且要接一上一下；
（3）灯泡不亮，电流表无示数，灯泡可能短路或断路．灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联联在电路中，电压表测量电源电压；灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
（4）电流表的读数：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，计算额定功率．

解答 解：（1）电路电流最大约为I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
“1KΩ  0.1A”的滑动变阻器电流太小不适合．
灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U'=U-U₂=8V-3.8V=4.2V，
滑动变阻器电阻为：R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{4.2V}{0.38A}$=11.1Ω，
“10Ω  1A”的电阻太小，不能满足实验需要，
故选择“50Ω  0.5A”滑动变阻器．
（2）电压表与灯泡并联，灯泡额定电压为3.8V，电压表选择0～15V，滑动变阻器选择左下端接线柱，如图所示：

（3）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，移动滑片，电压表示数不为0且不变，电压表串联在电路中，测电源电压，所以灯泡断路．
（4）由图丙知，电流表使用的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0.34A．
P=UI=3.8V×0.34A=1.292W．
故答案为：（1）50Ω 0.5A；（2）见上图； （3）灯泡断路；（4）1.292．

点评 本道首先考查学生的实验探究能力，对实际问题的解决能力．具体的知识点是学生对“测量小灯泡电功率”实验的掌握情况，包括实验的原理，实验的电路连接，滑动变阻器的使用，电流表的读数，故障的查找等．