Question

18．小明在拆裝手電筒時，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，他想通過實驗測量該燈泡正常發(fā)光時的電功率，圖甲為他所連的實驗電路．
（1）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路接線有錯誤，小雨只做了一處改動就閉合開關(guān)進行實驗．請在他接錯的導(dǎo)線上打上“×”，并改正．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近電源電壓，則產(chǎn)生此故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后繼續(xù)實驗時，小雨移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V 時，電流表的示數(shù)如圖乙所示．則該小燈泡的額定電流為0.3A，正常發(fā)光時的功率為1.14W．

（4）在此實驗的基礎(chǔ)上，老師又出示了電阻Rx（大約1000歐），問：能否用上述器材測量該電阻的阻值？同學(xué)們通過分析，發(fā)現(xiàn)不可行，原因是：R_X電阻的阻值太大，電流太小，電流表無法精確測量出電流大�。�
（5）小華同學(xué)在測量小燈的額定功率時，發(fā)現(xiàn)電流表損壞，卻多了一個滑動變阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他設(shè)計如圖丙所示電路，測出了額定電壓為U₀=3.8V的燈泡的額定功率，請補全下列步驟．
①閉合開關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)R的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時為止；
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③小燈泡的額定功率表達式P=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器依靠改變接入電路的電阻線的長度改變電阻，連接方法是“一上一下”；
為使小燈泡正常發(fā)光，電源電壓必須大于或等于小燈泡的額定電壓；
（2）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）讀取電流表示數(shù)時，首先要明確電流表選擇的量程和對應(yīng)的分度值；已知燈泡額定電壓和正常工作的電流，利用公式P=UI計算燈泡功率；
（4）在電源電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流隨導(dǎo)體電阻的增大而減小，如果電路電流太小，電流表無法測量或測量誤差太大，距此分析能否測待測電阻阻值；（5）由電路圖可知，R₀的滑片位于左端時，電壓表測燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)R₀的滑片使其接入電路中的電阻最大，電壓表測燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）由實物圖知，滑動變阻器上面的兩個接線柱同時接入了電路，此時移動滑片，不能改變電路電流，必須要“一上一下”選擇接線柱；如下圖．

（2）燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，說明某處發(fā)生了斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡出現(xiàn)了斷路．
（3）電流表選擇的是0～0.6A量程，小燈泡正常工作的電流為I=0.3A，燈泡額定電壓為U=3.8V，所以燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）電流與電阻成反比，電阻越大，電流越小，由于電阻R_X阻值太大，接入電路后，電路電流太小，無法測出電流；
（5）實驗步驟：
①閉合開關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時為止；
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓U_R0=U-U₀，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{{R}_{0}}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{0}}$，小燈光的額定功率P=U₀I=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）電路圖如上；（2）燈泡斷路；（3）0.3；1.14；（4）R_X電阻的阻值太大，電流太小，電流表無法精確測量出電流大��；（5）①電壓表示數(shù)為2.5V；②調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端；③$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了電路連接、電路故障分析、電流表讀數(shù)、燈泡功率、實驗步驟的設(shè)計和評估；涉及到的知識點較多，綜合性較強．