Question

【題目】在一次測量小燈泡額定電功率的實驗中，小明同學可使用的實驗器材有：

A.銘牌上標有“3V，0.38A”的小燈泡一只

B.電流表一只（量程0~0.6A）或（量程0~3A）

C.電壓表一只（量程0~3V）或（量程0~15V）

D.滑動變阻器（0~20，0.5A）

E.滑動變阻器（0~1000，1A）

F.電源（，恒定）

G.開關一個，導線若干

為比較精確地測定小燈泡的額定電功率，必須使兩表的讀數不小于其量程的三分之一。小明同學發現電壓表0~3V的量程壞了，他認為用大量程指針偏轉角度太小，不能精確完成測定。小聰同學想了一下，利用現有器材重新設計了電路，使兩個電表的讀數超過其量程的三分之一，精確地完成了實驗。

（1）請在圖甲的虛框內補全小聰同學設計的電路圖。

（____________）

（2）根據要求，小聰同學選用的滑動變阻器是________（填字母番號）。

（3）小明和小聰按照設計好的電路圖連接好電路開始實驗，精確測量了電流、電壓值，并繪制如圖乙所示的I-U圖，根據該圖小聰算出小燈泡的額定電功率應為________W。

（4）滑動變阻器采用粗細均勻的電阻絲繞成線圈制成，其接入電阻與線圈長度成正比。若電流表示數在0.2A~0.4A之間變化時，滑動變阻器滑片移動的距離恰好為6.5cm。根據信息，在只需要保證所有元件都安全的前提下；游動變阻器滑片能夠移動的最大距離為________cm。

Answer 1

【答案】 E 1.2 195.5

【解析】

(1)[1]小燈泡的額度電壓為3V，應選用小量程0～3V，而電壓表0~3V的量程壞了，且必須使兩表的讀數不小于其量程的三分之一，已知電源電壓為12V，根據串聯分壓的特點，可將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，電源電壓減去滑動變阻器兩端電壓即為小燈泡兩端電壓，如圖所示：

(2)[2]當燈泡正常發光時，電路電流為0.38A，根據串聯分壓的特點，此時滑動變阻器兩端電壓為：

，

根據可知，此時滑動變阻器應接入電阻為

，

所以滑動變阻器選擇規格為0~1000，1A的E；

(3)[3]由圖乙可知，當電壓表示數為9V時，即滑動變阻器兩端電壓為9V時，小燈泡兩端電壓為3V，此時正常發光，通過的電流為0.4A，所以小燈泡的額定功率為

；

(4)[4]當電流表示數為0.2A時，由圖乙可知，此時滑動變阻器兩端電壓為11V，根據可得滑動變阻器接入的阻值為

，

當電流表示數為0.4時，由圖乙可知，此時滑動變阻器兩端電壓為9V，根據可得滑動變阻器接入的阻值為

，

所以滑動變阻器在電流表示數在0.2A~0.4A之間變化時，阻值變化了

而滑動變阻器滑片移動的距離恰好為6.5cm，則有

，

即1cm長的電阻絲電阻為5Ω；

由圖乙可知，燈泡正常發光時通過電流為0.4A，電流表流程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，所以考慮電學元件安全，電路允許通過的最大電流為0.4A，此時滑動變阻器接入的阻值最小，為

，

當滑片位于最大阻值處時，滑動變阻器接入的阻值為：R大=1000Ω，當滑片從最大值滑到最小值時，滑動變阻器接入電路的電阻變化了

，

則滑動變阻器滑片能夠移動的最大距離為

。