Question

6．如圖甲是測(cè)量標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡額定功率的電路圖．

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最左端；
（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)很大，電流表示數(shù)幾乎為零，移動(dòng)滑片，示數(shù)均不變，可以判斷故障原因是燈泡L斷路；
（3）排除故障后，當(dāng)電壓表示數(shù)為3.8V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，由此可得，小燈泡的額定功率為1.14W；
（4）在實(shí)驗(yàn)中，若把電流表與電壓表的位置互換，閉合開關(guān)后造成D （選填選項(xiàng)前的字母）；
A．電流表被燒壞          B．電壓表被燒壞
C．小燈泡被燒壞          D．小燈泡不亮
（5）小強(qiáng)的電流表?yè)p壞了，已經(jīng)沒有電流表可換，老師給了他一個(gè)已知阻值為R的定值電阻和若干個(gè)開關(guān)，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)電路，正確測(cè)出小燈泡的額定功率．
①在如圖丙的方框內(nèi)畫出設(shè)計(jì)的電路圖
②寫出實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要步驟：a、根據(jù)電路圖連接電路，
b、可先閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，移動(dòng)滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
c、保持滑片位置不動(dòng)，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₂
③得出小燈泡的額定功率的表達(dá)式為P=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．

Answer 1

分析 （1）在連接電路時(shí)，為防止電路中電流過大，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到電阻最大位置；
（2）小燈泡均不能發(fā)光，電流表示數(shù)幾乎為零，則電路斷路，電壓表的指針卻明顯偏轉(zhuǎn)，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值，讀出示數(shù)；根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；
（4）電流表的電阻很小，電壓表的電阻很大，小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，據(jù)此作出分析和解答．
（5）沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測(cè)出此時(shí)定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）在連接電路時(shí)，為防止電路中電流過大，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到電阻最大位置，即最左端位置；
（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)很大，電流表示數(shù)幾乎為零，則與電壓表并聯(lián)的燈泡L斷路；
（3）圖乙中電流表使用的是0.6A量程，分度值為0.02A，示數(shù)為I=0.3A，小燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）小明把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，電流表的電阻很小，把小燈泡短路，所以小燈泡不亮；電壓表的電阻很大，通過的電流很小，電流表幾乎沒有示數(shù)，不會(huì)被燒壞；電流表和滑動(dòng)變阻器的電阻相對(duì)于電壓表的電阻來(lái)說可以忽略不計(jì)，相當(dāng)于電壓表并聯(lián)在電源兩端，測(cè)量電源電壓，所以電壓表有示數(shù)．故選D．
（5）實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，測(cè)出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯(lián)，可以求出通過燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

②實(shí)驗(yàn)步驟：a、根據(jù)電路圖連接電路，
b、可先閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，移動(dòng)滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
c、保持滑片位置不動(dòng)，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₂
則定值電阻兩端的電壓U=U₁-U₂；所以I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$；
③得出小燈泡的額定功率的表達(dá)式為P=3.8V×I=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．
故答案為：（1）斷開；左；（2）燈泡L斷路；（3）1.14；（4）D；
（5）①電路圖見上圖；
②步驟：
a、根據(jù)電路圖連接電路，
b、可先閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，移動(dòng)滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
c、保持滑片位置不動(dòng)，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₂
③3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了連接電路過程中需注意的問題，電流表的讀數(shù)及功率的計(jì)算，同時(shí)考查了在沒有電流表時(shí)測(cè)量電功率的方法．