Question

在一次测量小灯泡额定电功率的实验中，小明同学可使用的实验器材有：

A.铭牌上标有“3V，0.38A”的小灯泡一只

B.电流表一只（量程0~0.6A）或（量程0~3A）

C.电压表一只（量程0~3V）或（量程0~15V）

D.滑动变阻器（0~20，0.5A）

E.滑动变阻器（0~1000，1A）

F.电源（，恒定）

G.开关一个，导线若干

为比较精确地测定小灯泡的额定电功率，必须使两表的读数不小于其量程的三分之一。小明同学发现电压表0~3V的量程坏了，他认为用大量程指针偏转角度太小，不能精确完成测定。小聪同学想了一下，利用现有器材重新设计了电路，使两个电表的读数超过其量程的三分之一，精确地完成了实验。

              

（1）请在图甲的虚框内补全小聪同学设计的电路图。

（____________）

（2）根据要求，小聪同学选用的滑动变阻器是________（填字母番号）。

（3）小明和小聪按照设计好的电路图连接好电路开始实验，精确测量了电流、电压值，并绘制如图乙所示的I-U图，根据该图小聪算出小灯泡的额定电功率应为________W。

（4）滑动变阻器采用粗细均匀的电阻丝绕成线圈制成，其接入电阻与线圈长度成正比。若电流表示数在0.2A~0.4A之间变化时，滑动变阻器滑片移动的距离恰好为6.5cm。根据信息，在只需要保证所有元件都安全的前提下；游动变阻器滑片能够移动的最大距离为________cm。

Answer

E 1.2 195.5

【解析】

(1)[1]小灯泡的额度电压为3V，应选用小量程0～3V，而电压表0~3V的量程坏了，且必须使两表的读数不小于其量程的三分之一，已知电源电压为12V，根据串联分压的特点，可将电压表并联在滑动变阻器的两端，电源电压减去滑动变阻器两端电压即为小灯泡两端电压，如图所示：

(2)[2]当灯泡正常发光时，电路电流为0.38A，根据串联分压的特点，此时滑动变阻器两端电压为：

，

根据可知，此时滑动变阻器应接入电阻为

，

所以滑动变阻器选择规格为0~1000，1A的E；

(3)[3]由图乙可知，当电压表示数为9V时，即滑动变阻器两端电压为9V时，小灯泡两端电压为3V，此时正常发光，通过的电流为0.4A，所以小灯泡的额定功率为

；

(4)[4]当电流表示数为0.2A时，由图乙可知，此时滑动变阻器两端电压为11V，根据可得滑动变阻器接入的阻值为

，

当电流表示数为0.4时，由图乙可知，此时滑动变阻器两端电压为9V，根据可得滑动变阻器接入的阻值为

，

所以滑动变阻器在电流表示数在0.2A~0.4A之间变化时，阻值变化了

而滑动变阻器滑片移动的距离恰好为6.5cm，则有

，

即1cm长的电阻丝电阻为5Ω；

由图乙可知，灯泡正常发光时通过电流为0.4A，电流表流程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以考虑电学元件安全，电路允许通过的最大电流为0.4A，此时滑动变阻器接入的阻值最小，为

，

当滑片位于最大阻值处时，滑动变阻器接入的阻值为：R大=1000Ω，当滑片从最大值滑到最小值时，滑动变阻器接入电路的电阻变化了

，

则滑动变阻器滑片能够移动的最大距离为

。