Question

小明在拆裝手電筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)手電筒的小燈泡上標(biāo)有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經(jīng)模糊不清，他想通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量該燈泡的額定功率，圖19（甲）為他所連的實(shí)驗(yàn)電路．
（1）在連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)該處于______狀態(tài)；小明所連接的實(shí)驗(yàn)電路有兩處錯(cuò)誤，請(qǐng)幫他指出來（不必改正）：______；______．
（2）改正錯(cuò)誤后，小明按照正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可是閉合開關(guān)后卻發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)為0A，而電壓表的示數(shù)為6V．小明認(rèn)為是小燈泡的燈絲斷了，于是他取下小燈泡，用圖乙的裝置進(jìn)行檢查，請(qǐng)?jiān)趫D（乙）中只添加一根導(dǎo)線，就能判斷出是否真的是小燈泡的燈絲斷了．
（3）經(jīng)過檢查，小燈泡是完好的，那么發(fā)生上述故障的原因可能是______．
（4）故障排除后，小明繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖（丙）所示．則該小燈泡的額定電流為______A，額定功率為______W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（5）若實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有電流表，但有一個(gè)阻值已知的定值電阻R₀，也能測(cè)量出該小燈泡的額定功率．請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并寫出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟．

Answer 1

解：（1）在連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)該處于斷開狀態(tài)，由電路圖可知，電路錯(cuò)誤是：滑動(dòng)變阻器同接上側(cè)兩個(gè)接線柱；電流表與電壓表的正負(fù)接線柱都接反了．
（2）小燈泡與干電池構(gòu)成閉合回路，電路圖如圖一所示．
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓說明燈泡所處位置斷路，檢查燈泡沒有斷路，故障原因是：燈泡與燈座之間接觸不良．
（4）電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，小燈泡額定電流，即：電流表表示數(shù)I=0.3A，燈泡額定電壓U=3.8V，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（5）用電壓表測(cè)出定值電阻電壓，由歐姆定律求出電路電流，根據(jù)功率公式求功率．實(shí)驗(yàn)電路圖如圖二所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按照如圖所示的電路連接好各元件，先要讓電壓表與電燈并聯(lián)；
②調(diào)節(jié)滑片，使變阻器接入電路的阻值最大，然后閉合開關(guān)；
③再調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
④保持滑片的位置不變，再把電壓表改 與R₀并聯(lián)，并測(cè)出此時(shí)R₀兩端 的電壓U₀；
⑤利用公式P=3.8×來算出燈泡的額定功率．
故答案為：（1）斷開；滑動(dòng)變阻器同接上側(cè)兩個(gè)接線柱；電流表與電壓表的正負(fù)接線柱都接反了．（2）電路圖如圖一所示．（3）燈泡與燈座之間接觸不良．
（4）0.3；1.14．
（5）電路圖如圖二所示．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①按照如圖所示的電路連接好各元件，先要讓電壓表與電燈并聯(lián)；
②調(diào)節(jié)滑片，使變阻器接入電路的阻值最大，然后閉合開關(guān)；
③再調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
④保持滑片的位置不變，再把電壓表改 與R₀并聯(lián)，并測(cè)出此時(shí)R₀兩端 的電壓U₀；
⑤利用公式P=3.8×來算出燈泡的額定功率．

分析：（1）為了電路安全，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；滑動(dòng)變阻器不能同時(shí)解上側(cè)兩個(gè)接線柱或下側(cè)兩個(gè)接線柱，電流應(yīng)從電流表正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，電壓表正接線柱電壓高，負(fù)接線柱電壓低．
（2）把電源負(fù)極解燈泡金屬外殼，構(gòu)成閉合回路．
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓，檢查燈泡完好，故障是燈泡與底座接觸不良．
（4）確定電流表的量程、最小分度值，根據(jù)圖示電流表讀出電流值I，已知額定電壓U，由P=UI可求出燈泡的額定功率．
（5）先用電壓表測(cè)出燈泡電壓，讓燈泡電壓為燈泡額定電壓，保持電路不變，然后再用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律求出電路電流，根據(jù)P=UI求出功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了：實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析、電流表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考查知識(shí)點(diǎn)多，是一道電學(xué)綜合題；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)初中生來說難度較大；解題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①連接電路時(shí)，為保證電路安全，開關(guān)應(yīng)斷開；滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大．②對(duì)電流表讀數(shù)時(shí)，首先確定電流表的量程、最小分度值，然后根據(jù)圖示讀數(shù)．
③滑動(dòng)變阻器不能同時(shí)接上側(cè)兩個(gè)接線柱，電流由電流表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出．