Question

現(xiàn)要測量L₁和L₂兩個(gè)小燈泡的額定功率，L₁和L₂的額定電壓分別為3.8V和2.5V、阻值均約為10Ω．所提供的器材有：電源（電壓約為6V）、電流表、電壓表和開關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）兩個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）用如圖甲所示的電路測量燈泡L₁的額定功率，所用滑動(dòng)變阻器是“10Ω  2A”，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最______端（選填“左”或“右”）；實(shí)驗(yàn)中，由于某種原因，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)變?yōu)榱�，而電流表的示�?shù)增大了，則電路可能出現(xiàn)的故障是______．
（3）排除故障并完成L₁額定功率的測量后，為了測量燈L₂的額定功率，只將圖乙中的L₁換成L₂．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)L₂發(fā)光過亮，不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．為了完成燈L₂額定功率的測量，并使測量結(jié)果能更準(zhǔn)確一些，在測量L₂額定功率之前應(yīng)該進(jìn)行的操作是：______．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，畫出了通過L₂的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系曲線，如圖丙所示，則燈泡L₂的額定功率是______W．
（5）小明在測L₂額定功率時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表已壞，老師給了他一個(gè)電阻箱（）和二個(gè)開關(guān)，他利用剩余器材用等效替代法只連接了一次電路也完成了對L₂額定功率的測量．請你在虛線框內(nèi)畫出小明完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的電路圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表的量程，電流表、電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，注意滑動(dòng)變阻器的接法；
（2）為保證電路安全，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值，根據(jù)滑動(dòng)變阻器在電路中的連接情況，確定滑片的位置；電壓表示數(shù)為零，可能是電壓表斷路或短路或與電壓表并聯(lián)的燈泡短路或電壓表并聯(lián)之外電路斷路；電流表示數(shù)增大，說明電路不存在斷路，且電路電阻變小，可能是燈泡短路；
（3）由題意“L₁和L₂的額定電壓分別為3.8V和2.5V、阻值均約為10Ω，”知：L₂的額定電壓、額定電流比L₁的額定電壓與額定電流小，測完L₁的功率后，要要原電路測燈泡L₂的額定功率，除更換燈泡外，還要更換滑動(dòng)變阻器；
（4）根據(jù)I-U圖象找出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡的功率；
（5）可讓燈泡與電阻箱并聯(lián)，先斷開電阻箱所在支路，接通燈泡所在支路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓；然后斷開燈泡，接通電阻箱，保持滑動(dòng)變阻器不變，改變電阻箱的阻值，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止，由歐姆定律求出流過電阻箱的電流，這個(gè)電流與流過燈泡的電流相等，然后由功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．
解答：解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I==0.38A，則電流表選0.6A量程，
電流表、電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電路圖如圖一所示；
故答案為：電路圖如圖一所示．
（2）由電路圖知：閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最右端；實(shí)驗(yàn)中，由于某種原因，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)變?yōu)榱悖�而電流表的示�?shù)增大了，則電路可能出現(xiàn)的故障是燈泡短路；
故答案為：右；燈泡短路．
（3）排除故障并完成L₁額定功率的測量后，為了測量燈L₂的額定功率，只將圖乙中的L₁換成L₂．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)L₂發(fā)光過亮，不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．為了完成燈L₂額定功率的測量，并使測量結(jié)果能更準(zhǔn)確一些，在測量L₂額定功率之前應(yīng)該進(jìn)行的操作是：斷開開關(guān)，把（10Ω2A）的變阻器換成（50Ω1A）的變阻器；
故答案為：斷開開關(guān)，把（10Ω2A）的變阻器換成（50Ω1A）的變阻器．
（4）由圖丙I-U圖象可知，燈泡L₂的額定電壓U=2.5V所對應(yīng)的電流I=0.25A，
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
故答案為：0.625．
（5）應(yīng)用等效替代法測燈泡功率的電路圖如圖二所示；
故答案為：電路圖如圖二所示．
點(diǎn)評：本題考查了連接電路圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、電路故障分析、求燈泡的額定功率、電路設(shè)計(jì)，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代法，
由I-U圖象找出電壓與對應(yīng)的電流是求燈泡額定功率的關(guān)鍵；解決（5）的關(guān)鍵是理解等效替代法的思想．