Question

3．在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，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）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實物電路連接完整．
（2）正確連接實驗電路后，開關(guān)閉合后，當(dāng)變阻器滑片滑到圖示位置時，電壓表的示數(shù)為3.5V．接著應(yīng)將滑片向右滑動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示．則燈泡的額定功率為1.52W．
（3）實驗時某小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)電流表損壞，他們想設(shè)計一個不用電流表測定該小燈泡額定功率的實驗．于是向老師要了一個阻值已知的定值電阻R₀和一個單刀雙擲開關(guān)（符號為：），并借助原有的實驗器材，根據(jù)圖丙實驗電路圖順利完成了實驗．其步驟：
a、根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₂接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V；
b、保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U；
c、寫出燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．（用已知量和測量量表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端；變阻器接線柱要一上一下，與燈串聯(lián)；
（2）根據(jù)分壓原理確定滑片移動 的方向；認(rèn)清電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（3）實驗器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點設(shè)計電路，即燈泡與定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)組成電路，利用電壓表分別測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)滑動變阻器使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓，然后測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）小燈泡上只能看到“3.8V”字樣，即燈的額定電壓為3.8V，所以電壓表應(yīng)選用大量程，變阻器接線柱要一上一下，與燈串聯(lián)，如下圖所示；

（2）電壓表的示數(shù)為3.5V小于燈的額定電壓，所以應(yīng)增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以，應(yīng)將滑片向右移動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓；
電流表的小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，燈的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52A；
（3）實驗需要測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)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使燈泡正常發(fā)光，再間接測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
實驗步驟：a、閉合開關(guān)S₁，S₂接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為U₁=3.8V；
b、保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點可知，定值電阻R₀兩端的電壓：U₀=U-U₁=U-3.8V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流特點可知，小燈泡正常發(fā)光時的電流：
I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
則小燈泡額定功率：P=U_額I=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如圖；（2）右；1.52；（3）$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點評 本題測量小燈泡的額定功率，考查電路的連接、常見故障的分析、操作過程、功率的計算，影響電阻大小的因素等知識，是中考的熱點問題．