Question

【題目】在“測量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，已連接的部分電路如圖甲所示．圖中電酒、電壓恒定，小燈泡上只能看到“3.8 V”字樣。

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整____________。

甲 乙

（2）正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，其故障原因可能是：_____________________________________。

（3）故障排除后開始實(shí)驗(yàn)，當(dāng)變阻器滑片滑到圖示位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為3.0 V，接著應(yīng)將滑片向______滑動(dòng)，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示．則燈泡的額定功率為______W。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)某小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)電流表損壞，他們想設(shè)計(jì)一個(gè)不用電流表測定該小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)。于是向老師要了一個(gè)阻值為的定值電阻（阻值適當(dāng)）和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（符號(hào)為：），借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，順利完成了實(shí)驗(yàn)。假如由你來做該實(shí)驗(yàn)，要求電路只連接一次，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

①在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖____________。

②簡述實(shí)驗(yàn)步驟：______________________________（用相應(yīng)的字母表示測出的物理量）。

③寫出燈泡額定功率的表達(dá)式P額＝__________。（用已知量和測量量表示）

Answer 1

【答案】 燈泡處斷路（或燈泡的燈絲斷路、燈泡與底座接觸不良等） 右 1.52 按圖連接電路，閉合S1,S2接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8 V。b.保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，S2接2，讀出電壓表示數(shù)為U

【解析】（1）如圖，連接連接滑動(dòng)變阻器的左上端接線柱到小燈泡的右端，電壓表的“15V”接線柱再連接到燈泡的右端測量燈泡的電壓，則電路完整，如圖：

（2）正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中出現(xiàn)斷路性故障，而電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩端到電源的兩極是，所以故障原因可能是與電壓表并聯(lián)的部分出現(xiàn)了斷路，如燈絲燒斷，燈座接觸不良等。

（3）故障排除后開始實(shí)驗(yàn)，當(dāng)變阻器滑片滑到圖示位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為3.0 V，要測量額定功率，即燈泡兩端電壓為額定電壓，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)小，即滑片向右移動(dòng)，則電路電流變大，根據(jù)，燈泡兩端的電壓會(huì)變大，如圖乙電流表使用小量程，分度值為0.02A，讀數(shù)即電流為0.4A，則燈泡的額定功率為：

（4）借助一個(gè)阻值為的定值電阻和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（符號(hào)為：），借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

沒有電流表時(shí)，應(yīng)該利用串聯(lián)電路電流處處相等的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)串聯(lián)電路，用電壓表測出已知電阻的電壓，利用歐姆定律可得電流，此電流即為燈泡的電流，結(jié)合電壓可計(jì)算電功率，所以實(shí)驗(yàn)電路圖為：①

②實(shí)驗(yàn)步驟：關(guān)鍵是能得到燈和定值電阻兩端的兩個(gè)電壓。

a、連接按圖電路，閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2接到1位置，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8 V；

b、保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)S2接到2位置，讀出電壓表示數(shù)為U。

③根據(jù)以上步驟可得：

R0兩端的電壓為：

電路中的電流為：

燈兩端的電壓為3.8V，所以燈泡的電功率為：

。