Question

17．小麗同學(xué)手里有一個(gè)標(biāo)有“3.8V”字樣小燈泡，她想知道小燈泡正常工作時(shí)的電阻，于是在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室找來一些器材連接了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定不變．

（1）小麗測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物連接完整（要求滑片向左移燈泡變亮），并在長(zhǎng)方形框內(nèi)畫出電路圖．
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，她發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，其故障原因是燈泡短路．
（4）故障排除后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，示數(shù)為0.38A，小燈泡正常工作時(shí)的電阻是10Ω．
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小麗向老師要了一個(gè)已知阻值為R₀的定值電阻和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路，測(cè)出了小燈泡的額定功率，請(qǐng)你幫她完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)2（選填“1”或“2”），移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V．
②保持滑片的位置不動(dòng)，再將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)1（選填“1”或“2”），讀出電壓表的示數(shù)為U
③小燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和測(cè)量量表示）．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下串聯(lián)入電路中，由滑片向左移燈泡變亮確定變阻器的接線柱，由此連接實(shí)物并畫出電路圖；
（3）電流表有示數(shù)說明電路通路，電壓表無示數(shù)且燈泡不亮，說明電壓表并聯(lián)部分短路；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（5）由丙圖可知：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3.8V，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）測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下串聯(lián)入電路中，由滑片向左移燈泡變亮，所以電路中電流變大，電阻變小，所以應(yīng)將變阻器的A接線柱接入電路，實(shí)物連接和根據(jù)電流的流徑畫出電路圖如圖所示：
；
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡始終不亮，電壓表無示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)部分短路，即小燈泡短路；
（4）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為3.8V，電流表示數(shù)為0.38A，由歐姆定律可得，則燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
（5）①根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₂接2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V．
②保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接1，讀出電壓表示數(shù)U．
③通過燈泡的電流：I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
燈泡額定功率：P=U_額I=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）見上圖；（3）燈泡短路；（4）0.38；10；（5）①2；3.8；②1；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)電阻的原理和實(shí)物電路圖的連接、根據(jù)實(shí)物電路圖畫出電路圖、電路故障的判斷、電流表的讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用等，要注意電路圖和實(shí)物電路圖的連接要一一對(duì)應(yīng)．第（5）小題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．