Question

4．測量“小燈泡的額定電功率”實驗中，小燈泡的額定電壓為3.8V，燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，所提供的器材有：電流表、電壓表、電流（電壓恒為6V）、開關各一個，滑動變阻器（“5Ω，1A”、“50Ω、1A”、“1kΩ，1A）三個，導線若干．

（1）如圖甲所示是沒有連接完的實物電路，請你用筆畫線代替導線將實物圖補充完整．
（2）選用的滑動變阻器的規(guī)格為50Ω、1A．該實驗中滑動變阻器的作用除了保護電路外，其作用主要是調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓，使燈泡正常發(fā)光．
（3）閉合開關，移動滑片，當電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為0.32A，小燈泡的額定功率為1.216W．
（4）實驗結束后，學生整理實驗器材時，發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的AP部分比PD部分熱，這是因為R_PD遠小R_AP，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在電流相同的情況下，電流通過AP產(chǎn)生的熱量遠大于通過PD產(chǎn)生熱量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表量程，電壓表并聯(lián)在燈的兩端；求出燈正常工作時的電流確定電流表的量程，電流表串聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)通過燈的最小電流值求滑動變阻器接入電路的最小阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器．
（3）根據(jù)電流表小量程由讀數(shù)，由P=UI求出燈泡額定功率．
（4）比較AP部分與PD部分電阻的大小，根據(jù)焦耳定律討論．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表選用大量程，把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，；
燈絲阻值在10Ω～15Ω之間，通過燈的最大電流約I=$\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表選用小量程，電流表串聯(lián)在電路中；，電路圖如下圖所示：

（2）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器分得的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，通過燈的最小電流I′=$\frac{U′}{R′}=\frac{2.2V}{15Ω}$
則滑動變阻器連入電路的阻值為R_變=$\frac{{U}_{滑}}{{I}^{′}}=\frac{2.2V}{0.147A}$=8.68Ω＞5Ω，所以選用50Ω、1A的變阻器；
（3）由圖乙知，電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）由電路圖可知，滑動變阻器的AP段接入電路，滑片以左電阻絲連入電路，金屬桿PD部分電阻很小，
R_PD遠小R_AP，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在電流通電時間相同的情況下，電流通過AP產(chǎn)生的熱量遠大于通過PD產(chǎn)生熱量，所以，因此滑動變阻器的AP部分比PD部分熱．
故答案為：（1）電路圖如上圖所示；
（2）“50Ω 1A”；
（3）0.32；1.216；
（4）R_PD遠小R_AP，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt，在電流通電時間相同的情況下，電流通過AP產(chǎn)生的熱量遠大于通過PD產(chǎn)生熱量．

點評 本題考查了連接電路圖、實驗器材的選擇、電壓表讀數(shù)、求燈泡功率、焦耳定律等問題，屬于中等難度的題目．