Question

小明所在的學習小組運用如圖所示的實驗器材做測小燈泡額定功率的實驗，其中小燈泡標有“3.8V”的字樣、燈絲電阻約為10Ω，滑動變阻器上標有“20Ω，1A”，電源電壓恒為為6V．
（1）補畫導線，把圖1中的器材連接成實驗電路，要求導線不交叉，且滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮；
（2）電路連好后閉合開關，發現小燈泡兩端電壓為2.5V，這時小燈泡的亮度

較暗

（較亮、較暗），為使小燈泡正常發光，應將滑片P應向

A

（A或B）端移動；
（3）利用上述實驗器材，不能完成下述實驗中的

B

（選填序號）
A．測量小燈泡的電阻                        B．探究電流與電壓的關系
C．探究小燈泡的亮度與消耗功率的關系        D．探究串聯電路電壓的特點
（4）若實驗中電壓表0～15V的量程壞了，而0～3V的量程正常，能否利用原有的器材測出小燈泡的額定功率？小明他們經過討論后認為只要將電壓表與滑動變阻器并聯就能測出小燈泡的額定功率．
①重新連接電路后，移動滑片使電壓表示數為

2.2

V，小燈泡正常發光，此時電流表示數如圖2所示，則通過燈泡的電流

0.32

A，燈泡的額定功率為

1.216

W．
②請你思考：此方案中開關閉合前滑片

不能

（選填“必須”、“不必”或“不能”）置于阻值最大端．

Answer 1

分析：（1）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發光時的電流確定電流表量程，燈泡、滑動變阻器、電流表串聯接入電路，電壓表與燈泡并聯，連接電路時，注意電壓表正負接線柱不要接反，注意滑動變阻器的接法；
（2）燈泡實際功率越小，燈泡亮度越暗，燈泡電壓小于燈泡額定電壓，燈泡實際功率小于額定功率，燈泡發光較暗；為使燈泡正常發光，應使滑動變阻器接入電路的阻值變小，滑動變阻器分壓變小，使燈泡電壓增大，根據滑動變阻器的接法判斷滑片的移動方向；
（3）根據實驗電路及各實驗的實驗原理逐一分析各實驗，然后判斷正誤；
（4）①由串聯電路電壓特點求出燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓；由圖2確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數；由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率；②電壓表與滑動變阻器并聯，滑動變阻器接入電路的阻值越大，滑動變阻器電壓越大，為保護電壓表安全，閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值不能太大．

解答：解：（1）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表應選擇0～15V量程，燈泡正常發光時，電流約為I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，電流表選0～0.6A量程，燈泡、滑動變阻器、電流表串聯接入電路，電壓表與燈泡并聯，電路圖如圖所示；
故答案為：電路圖如右圖所示．
（2）燈泡兩端電壓2.5V小于燈泡額定電壓，燈泡實際功率小于額定功率，燈泡亮度較暗；為使燈泡發光，由電路圖可知，滑片P應向A端移動，使滑動變阻器接入電路的阻值減小，滑動變阻器分壓減小，燈泡兩端電壓變大；
故答案為：較暗；A．
（3）A、電壓表測燈泡電壓，電流表測燈泡電流，由歐姆定律可以求出燈泡電阻，利用上述實驗器材可以測量小燈泡的電阻，不符合題意；
B、探究電流與電壓的關系，應保持電阻不變，而燈泡電阻阻值隨溫度變化而變化，不是一個定值，利用上述實驗器材不能探究電流與電壓的關系，不符合題意；
C、移動滑片可以改變電路電流及燈泡電阻，改變燈泡的實際功率，燈泡亮度發生變化，利用上述實驗器材可以探究小燈泡的亮度與消耗功率的關系，不符合題意；
D、改變滑動變阻器接入電路的阻值，滑動變阻器兩端電壓變化，燈泡電壓發生變化，利用上述實驗器材可以探究串聯電路電壓的特點，不符合題意；
故選B．
（4）①燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V；由電路圖知，電流表量程是0～0.6A，
分度值是0.02A，電流表示數是0.32A；燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
②電壓表與滑動變阻器并聯，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，閉合開關時，如果滑動變阻器接入電路的阻值為最大阻值，
滑動變阻器兩端的電壓約為U_滑′=IR_滑=

U

R滑+RL

R_滑=

6V

20Ω+10Ω

×20Ω=4V＞3V，所以閉合開關前，滑片不能置于阻值最大端；
故答案為：①2.2；0.32；1.216；②不能．

點評：本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調節、電流表讀出、求燈泡電阻、實驗設計等問題，是實驗的常考問題；連接電路時，注意電表量程的選擇，注意電表正負接線柱不要接反；對電表讀數時，應先確定電表的量程與分度值，讀數時視線要與電表刻度線垂直．