Question

8．如圖所示，在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，已連接的部分電路如圖甲所示，圖中電源電壓恒定，小燈泡上只能看到“3.8V”字樣．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整；
（2）小紅將電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作是C．
A．更換小燈泡  B．檢查電路是否斷路  C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（3）開始實(shí)驗(yàn)，當(dāng)變阻器滑片滑到圖示位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為3.0V．接著應(yīng)將滑片向右滑動(dòng)，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示．則燈泡的額定功率為1.52W．
（4）假若電壓表15V量程損壞，3V量程能正常使用，電源電壓為6V且穩(wěn)定不變，仍利用現(xiàn)有的器材完成實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為如何操作用電壓表0～3V量程，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，記下此時(shí)電流表示數(shù)．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)某小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)電流表?yè)p壞，他們想設(shè)計(jì)一個(gè)不用電流表測(cè)定該小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)．于是向老師要了一個(gè)阻值為R₀的定值電阻（阻值適當(dāng)）和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（符號(hào)為：）或兩個(gè)單刀單擲開關(guān)，借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，順利完成了實(shí)驗(yàn)．假如由你來(lái)做該實(shí)驗(yàn)，要求電路只連接一次，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且并聯(lián)在燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，不用更換燈泡，也不用檢查電路是否斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過(guò)大的原因，然后進(jìn)行下一步操作；
（3）由圖示電流表讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡功率；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，求出滑動(dòng)變阻器電壓小于3V，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，間接得到燈泡的額定功電壓；
（5）實(shí)驗(yàn)器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)設(shè)計(jì)電路，即燈泡與定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)組成電路，利用電壓表分別測(cè)出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓，然后測(cè)出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，利用P=UI表示出燈泡的額定功率

解答 解：
（1）測(cè)燈泡功率實(shí)驗(yàn)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，燈泡額定電壓3.8V，所以電壓表使用0～15V量程，滑動(dòng)變阻器一上一下串聯(lián)入電路中，實(shí)物電路圖如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，燈泡沒壞，也不是斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，下一步操作：移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，即應(yīng)進(jìn)行C項(xiàng)操作；
（3）由圖丙可知，電流表量程為0～0.6A，由圖示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，燈泡額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）電源電壓為6V，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡額定電壓為3.8V，要讓燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器的電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，可以用電壓表0～3V量程，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電壓為2.2V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，記下此時(shí)電流表示數(shù)；
（5）①實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端電壓與通過(guò)燈泡的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，測(cè)出此時(shí)定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過(guò)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(guò)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，閉合開關(guān)S₁，S₂接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為3.8V．
b、保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．
③計(jì)算：通過(guò)燈泡的電流I=I_R0=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}=\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，燈泡的額定功率P_額=U_額I=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）C；
（3）1.52W；
（4）用電壓表0～3V量程，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，記下此時(shí)電流表示數(shù)；
（5）電路圖見上圖；
實(shí)驗(yàn)方案：a．根據(jù)電路圖，連接實(shí)物電路，將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)至最大阻值處；
b．閉合開關(guān)S₁，S₂接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為3.8V；
c．保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡的額定功率，考查電路的連接、電功率的計(jì)算、及設(shè)計(jì)方案的能力，綜合性較強(qiáng)、有一定難度．