Question

（2012?贵港一模）图1是小明设计的测量一小灯泡额定功率的电路图．已知定值电阻R₀=1Ω，滑动变阻器R（2Ω 1A），电源电压为18V，小灯泡的额定电压为6V、额定功率约为3W．

（1）闭合开关S前，滑片P应滑到最

右端

．（选填“左端”或“右端”）
（2）请用笔画线代替导线将图2的实物图补充完整．
（3）小明正确连接电路后，进行实验．小灯泡正常发光时，电流表的指针如图3所示，通过小灯泡的电流为

0.48

A，其额定功率为

2.88

W．
（4）电路中定值电阻R₀的作用是：

分压，能够完成对灯泡额定功率的测量

．
（5）小明完成上述实验后，小红发观电流表已坏，她利剩余器材和老师又给的两个开关S₁、S₂及导线，也完成了对小灯泡额定功率的测量．请你画出小红完成实验设计的电路图．

Answer 1

分析：（1）闭合开关前，为防止电路中电流过大烧坏电路元件，滑动变阻器应处于最大阻值处．
（2）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，且与灯泡并联．
（3）由灯泡额定电压和额定功率求出电路电流大约值，确定电流表的量程；根据电流表的量程和分度值读出其示数，根据P=UI求出灯泡的额定功率．
（4）若电路中没有R₀，则根据串联电路的分压特点可知当灯泡正常工作时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，再与滑动变阻器的最大阻值相比较，即可得出定值电阻R₀的作用．
（5）电流表已损坏，只有电压表，使已知电阻R₀与灯泡串联，间接求灯泡正常工作时的电流．滑动变阻器与灯泡串联，先使电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器使灯泡正常工作，再通过开关的闭合、断开用电压表测出灯泡和定值电阻两端的总电压，根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，即为通过灯泡的额定电流，根据P=UI计算灯泡额定功率．

解答：解：（1）闭合开关前，保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值的右端．
（2）灯泡额定电压为6V，所以电压表的量程为0～15V，且与灯泡并联，如下图所示：

（3）电路电流大约值为I=

P

U

=

3W

6V

=0.5A＜0.6A，
所以电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，故通过灯泡的电流为0.48A；
灯泡的额定功率P_额=U_额I_额=6V×0.48A=2.88W．
（4）灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U_滑=U-U_L=18V-6V=12V．
滑动变阻器电阻为R=

U滑

IL

=

12V

0.48A

=25Ω＞20Ω（滑动变阻器最大电阻）
滑动变阻器电阻太小，为了测灯泡额定功率，需要至少串联一个5Ω的电阻分担电压，
所以，电路中定值电阻R0起分担电压作用，完成对灯泡额定功率的测量．
（5）灯泡与已知电阻、滑动变阻器串联，电压表与开关S₁、S₂的连接如下图所示：

故答案为：（1）右端；（2）如上图所示；（3）0.48；2.88；（4）分压，能够完成对灯泡额定功率的测量；（5）如上图所示．

点评：本题主要考查学生对电学知识的综合应用，尤其是实验设计，这是重点也是难点，在设计实验时可参考一下：
（1）没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出被测电阻；
（2）没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻．