Question

2．在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，已連接的部分電路如圖a所示．圖中電酒、電壓恒定，小燈泡上只能看到“3.8V”字樣．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖中的實物電路連接完整．
（2）正確連接實驗電路后，開關試觸時，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：燈泡斷路．
（3）故障排除后開始實驗，當變阻器滑片滑到圖示位置時，電壓表的示數(shù)為3.0V．接著應將滑片向右滑動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時電流表的示數(shù)如圖b所示．則燈泡的額定功率為1.52W．
（4）實驗時某小組學生發(fā)現(xiàn)電壓表損壞，他們想設計一個不用電壓表測定該小燈泡額定功率的實驗．于是向老師要了一個阻值為R₀的定值電阻（阻值適當）和一個單刀雙擲開關（符號為：），借助原有的實驗器材，順利完成了實驗．假如由你來做該實驗，要求電路只連接一次，請設計實驗方案．
①請畫出實驗電路圖．
②簡述實驗步驟：a、燈泡與定值電阻并聯(lián)，當定值電阻兩端的電壓等于其額定電壓時，燈泡會正常發(fā)光，閉合開關S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
b、應保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流（用相應的字母表示測出的物理量）．
③寫出燈泡額定功率的表達式P_額=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端；變阻器接線柱要一上一下，與燈串聯(lián)；
（2）根據(jù)燈的電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，據(jù)此
分析故障的可能原因；
（3）根據(jù)分壓原理確定滑片移動 的方向；認清電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（4）測出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓知識得知燈泡兩端的電壓，測出干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的特點得出燈泡的電流，從而根據(jù)P=UI得出燈泡的功率．

解答 解：（1）小燈泡上只能看到“3.8V”字樣，即燈的額定電壓為3.8V，所以電壓表應選用大量程，變阻器接線柱要一上一下，與燈串聯(lián)，如下圖所示；

（2）正確連接實驗電路后，開關試觸時，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明某處發(fā)生了斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，所以其故障原因可能是與電壓表并聯(lián)的燈泡出現(xiàn)了斷路．
（3）電壓表的示數(shù)為3.0V小于燈的額定電壓，所以應增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理可知，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以，應將滑片向右移動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓；
電流表的小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）①電路圖如下：

②由題意知，燈泡與定值電阻并聯(lián)，當定值電阻兩端的電壓等于其額定電壓時，燈泡會正常發(fā)光，閉合開關S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
應保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流；
③小燈泡的額定電流為I=I₂-I₁，然后可求得燈泡的額定功率P=UI=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．
故答案為：（1）如上圖；（2）燈泡斷路；（3）右；1.52；（4）①如上圖：
②a、燈泡與定值電阻并聯(lián)，當定值電阻兩端的電壓等于其額定電壓時，燈泡會正常發(fā)光，閉合開關S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
b、應保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流；
③3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

點評 本題測量小燈泡的額定功率，考查電路的連接、常見故障的分析、操作過程、功率的計算，影響電阻大小的因素等知識，是中考的熱點問題．