Question

（2008?西城區(qū)一模）小燈泡上標(biāo)有“2.5V  0.3A”字樣．小明問過老師后，知道這些數(shù)字表示的意思．他想實(shí)際測(cè)量這個(gè)小燈泡的額定功率，于是連接成如圖所示的電路．
（1）請(qǐng)你指出此圖中的一處錯(cuò)誤：

電壓表錯(cuò)接在滑動(dòng)變阻器兩端

；
（2）修改錯(cuò)誤后，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡L不發(fā)光，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．在老師的幫助下，小明用電壓表檢查故障．部分測(cè)量結(jié)果記錄如下表，由此可以判斷，在

fg

兩點(diǎn)之間有

斷路

故障．

電壓表連接位置	a h	a b	a d	b e	b f	d g	f h
電壓表示數(shù)	有	無	無	無	無	有	有

（3）排除上述故障后再接通電路，發(fā)現(xiàn)小燈泡L發(fā)光，但電流表仍無示數(shù)．小明看到手邊還有一個(gè)電阻值已知的定值電阻R₀，于是決定改變實(shí)驗(yàn)方案，用電阻R₀替換電流表．請(qǐng)你幫助他，
①在右邊的方框中畫出改變方案后的實(shí)驗(yàn)電路圖；
②寫出主要實(shí)驗(yàn)操作步驟：

③根據(jù)上述測(cè)量的結(jié)果，寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式P_L=

U額U0

R0

或2.5V×

U0

R0

．

Answer 1

分析：（1）伏安法測(cè)小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)原理是：用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)出通過小燈泡的電流，利用P=UI求出額定功率，所以電壓表應(yīng)與小燈泡并聯(lián)；
（2）用電壓表判斷電路故障，電壓表負(fù)極接電源負(fù)極，電壓表有示數(shù)，說明電路與電壓表所接觸位置與電源正極間是連通的，電壓表無示數(shù)，說明出點(diǎn)與電源正極間斷路；
（3）要想測(cè)出小燈泡的額定功率，必須測(cè)出額定電壓下小燈泡的電流；電阻R₀和小燈泡串聯(lián)時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)可知，只要知道電阻R₀的電流即可；根據(jù)歐姆定律可知，用電壓表測(cè)出R₀兩端的電壓，即可求出電流，從而根據(jù)P=UI求出額定功率．

解答：解：（1）圖中把電壓表并到了滑動(dòng)變阻器的兩端，不能直接測(cè)出小燈泡兩端的電壓，所以圖中的錯(cuò)誤是：電壓表錯(cuò)接在滑動(dòng)變阻器兩端；
（2）電壓表正接線柱接ah，dg，fh接線柱時(shí)，電壓表有示數(shù)，說明電源、電流表滑動(dòng)變阻器完好；說明fg間有斷路；
故答案為（1）電壓表錯(cuò)接在滑動(dòng)變阻器兩端；
（2）fg；斷路；
（3）①要測(cè)小燈泡的額定功率，必須測(cè)出額定電壓下小燈泡的電流； 在電流表不能使用時(shí)，可以把已知阻值的定值電阻串聯(lián)到電路中，當(dāng)小燈泡正常工作時(shí)，利用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出電流，即為小燈泡的額定電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，所以改變后的實(shí)驗(yàn)方案電路圖如圖所示：

②寫出主要操作步驟：
（1）按照電路圖連接電路；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電阻最大；
（2）閉合開關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值，同時(shí)觀察電壓表示數(shù)U的變化，直至U=U_額（或直至電壓表示數(shù)為2.5V）并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
（3）斷開開關(guān)S，把電壓表并聯(lián)在R₀兩端，閉合開關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U₀并記錄在表格中．
③

U額U0

R0

或2.5V×

U0

R0

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵是測(cè)量小燈泡額定電流的方法，在不能直接測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)串并聯(lián)電路電流特點(diǎn)著手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．