Question

小剛和小強合作做“測定小燈泡額定功率”的實驗．實驗器材有：標有3.8V字樣的小燈泡，電壓為6V的電源、電壓表、電流表、銘牌上標有“10Ω　0.5A”字樣的滑動變阻器、開關、導線若干．根據實驗原理，小剛畫出了如圖甲所示的實驗電路圖．
（1）請用筆畫線代替導線，幫助小強完成圖乙所示的實物連接圖（注意電表的量程）．
（2）實驗中，小剛發現電壓表的15V量程壞了，其他器材完好，重新設計了實驗電路．圖丙中K是一根與電壓表相連的導線，請你幫他們完成電路圖．
（3）重新連接電路后，閉合開關S，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，此時電壓表、電流表的示數如圖丁所示．這個小燈泡的額定功率為______W，正常發光時燈絲電阻為______Ω．（計算結果保留一位小數，下同）．
（4）為使實驗器材長時安全工作，變阻器接入電路的阻值一定不能小于______Ω．

Answer 1

解：（1）由圖甲所示可知，燈泡與滑動變阻器串聯，滑動變阻器的額定電流為0.5A，
電流表可選0～0.6A量程，電路圖如圖1所示．
（2）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＜3V，
電壓表可與滑動變阻器并聯，當電壓表即滑動變阻器電壓為2.2V時，燈泡正常發光，電路圖如圖2所示．
（3）當燈泡電壓為額定電壓3.8V時，燈泡正常發光；電流表量程是0～0.6A，由圖丁電流表可知，
電流表分度值是0.02A，電流表示數是0.38A，燈泡額定功率P=U_LI=3.8V×0.38A≈1.4W；
∵I=，∴燈泡電阻R===10Ω．
（4）由（2）知，燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=2.2V，
由（3）可知，燈泡正常發光時電路電流I=0.38A，
∵I=，∴此時滑動變阻器接入電路的阻值R==≈5.8Ω，
要使能燈泡長期發光而不損壞，則滑動變阻器接入電路的阻值最小為5.8Ω．
故答案為：（1）電路圖如圖1所示；（2）電路圖如圖2所示；
（3）1.4；10；（4）5.8．

分析：（1）根據圖甲所示實驗電路圖連接實物電路圖，注意滑動變阻器的接法．
（2）燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表15V量程損壞，可以考慮用電壓表3V量程測滑動變阻器兩端電壓，
據此設計連接電路圖．
（3）根據電表量程，由圖丁所示電表確定電表分度值，讀出電表示數，
然后由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率，由歐姆定律求出燈絲電阻．
（4）根據串聯電路特點，求出燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，
然后由歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，然后答題．
點評：本題考查了連接實物電路圖、實驗電路設計、電表讀數、求燈泡功率、求滑動變阻器阻值等問題，連接電路圖時，要注意電表量程的選擇，注意滑動變阻器的接法；熟練應用串聯電路特點是正確設計實驗電路的前提與關鍵．