Question

如图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=15Ω，滑动变阻器R（20Ω 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________．（选填“左端”或“右端”）
（2）请用笔画线代替导线将图中的实物图补充完整．
（3）小明正确连接电路后，进行实验．小灯泡正常发光时，电流表的指针如图所示，通过小灯泡的电流为________A，其额定功率为________W．

（4）电路中定值电阻R₀的作用是：________．
（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．请你在右侧的虚线框内画出小红完成实验设计的电路图．

Answer 1

解：（1）滑动变阻器接入左半段，滑片处于右端，滑动变阻器连入电路的电阻最大．
（2）灯泡额定电压为6V，电压表选择0～15V量程，电压表与灯泡并联，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，如图．

（3）电路电流大约值为I===0.5A＜0.6A．
电流表使用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0.48A．
P=UI=6V×0.48A=2.88W．
（4）灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U₁=U_总-U=18V-6V=12V．
滑动变阻器电阻为：R₁===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，移动滑动变阻器滑片，当灯泡并联的电压表示数为6V时，灯泡正常工作．
滑动变阻器滑片位置不变，通过闭合、断开开关，使电压表并联在灯泡与R₀两端．求R₀电压，求R₀电流，即灯泡额定电流，根据P=UI计算额定功率，如图．

故答案为：（1）右端；（2）如实物图；（3）0.48；2.88；（4）分压，能够完成对灯泡额定功率的测量；（5）如电路图．
分析：（1）闭合开关前，滑片处于最大阻值处．
（2）由灯泡额定电压确定电压表量程，电压表与灯泡并联，注意正负接线柱．
（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．
电流表读数：确定每一个大格和每一个小格各代表多少．知道灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率．
（4）计算灯泡的额定电流为0.5A，灯泡正常工作时电压为6V，滑动变阻器电压为12V．
滑动变阻器电阻为：R==24Ω＞20Ω，滑动变阻器电阻太小，串联R₀起分担电压作用．
（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，使灯泡正常工作，电压表与灯泡并联，使电压表示数为灯泡额定电压6V．
再通过开关闭合与断开，电压表与灯泡和已知电阻并联，滑动变阻器滑片位置不动，测两者的总电压，求已知电阻电压，求已知电阻电流，即灯泡正常工作时的电流，根据P=UI计算灯泡额定功率，
点评：伏安法测灯泡的实验中，当电压表或电流表损坏时，借助已知电阻照常能完成实验．
电流表损坏时，已知电阻与灯泡、滑动变阻器串联，调节滑片使灯泡正常工作．滑片位置不动，再测已知电阻电压，求已知电阻电流，即灯泡额定电流，根据P=UI计算灯泡额定功率．
电压表损坏时，已知电阻与灯泡并联，再与滑动变阻器串联，调节滑片使灯泡正常工作，滑片位置不动，再测已知电阻电流，求已知电阻电压，即灯泡的额定电压，根据P=UI计算灯泡的额定功率．