Question

2．小明在拆裝手電筒時，發(fā)現(xiàn)手電筒的小燈泡上標有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經(jīng)模糊不清，他想通過實驗測量該燈泡正常發(fā)光時的電功率，圖甲為他所連的實驗電路．
（1）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路接線有錯誤，小明只做了一處改動后閉合開關(guān)進行了實驗．請在他接錯的導線上打上“×”，并改正．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近電源電壓，則產(chǎn)生此故障的原因可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后繼續(xù)實驗時，小明移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示．則該小燈泡的額定電流為0.3A，正常發(fā)光時的電功率為1.14W．
（4）在此實驗的基礎(chǔ)上，老師又出示了數(shù)百歐的電阻Rx，問能否用上述方法進行測量該電阻的阻值．同學們分析后得出上述方案不行，原因是：電阻阻值太大，電流太小，無法測量．接著，小明與同學們經(jīng)過討論，通過增加一電阻箱R0（0～9999Ω 5A）、定值電阻（200Ω 2A）、單刀雙擲開關(guān)等器材，設(shè)計出了A、B兩種不同方案，其電路圖如下：
①A方案所涉及的思想方法是等效替代法．（控制變量法/轉(zhuǎn)換法/等效替代法）（選填）
②在A、B兩種不同的方案中，你認為方案B的設(shè)計可以讓測量結(jié)果更準確，理由是：B方案可以多次測量取平均值，減小誤差．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器接線柱的連接方法是“一上一下”；
（2）發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，可能是電路斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路；綜合分析可知電路故障可能原因是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
（3）確定電流表量程、最小分度值，讀出電流表示數(shù)；利用P=UI求出其額定功率；
（4）在電源電壓一定時，通過導體的電流隨導體電阻的增大而減小，如果電路電流太小，電流表無法測量或測量誤差太大，距此分析能否測待測電阻阻值；
①由圖知，開關(guān)分別接a或b時，待測電阻與電阻箱分別與定值電阻串聯(lián)，旋轉(zhuǎn)電阻箱的旋鈕，當待測電阻阻值與電阻箱阻值相等時，電壓表示數(shù)相等，此實驗設(shè)計應(yīng)用了等效替代法；
②阻值特別大的電阻R_x與滑動變阻器如果串聯(lián)，由于電壓與電阻成正比，電源電壓基本都加在了電阻R_x兩端，用阻值很大的電阻箱代替滑動變阻器，可以使電壓分配更均衡，更便于測量，提高測量的準確程度；比較不同實驗方案的合理性，應(yīng)該看能否達到實驗?zāi)康�，能否盡可能減小誤差．

解答 解：（1）原電路中，滑動變阻器上面的兩個接線柱同時接入了電路，此時移動滑片，不能改變電路電流，必須要“一上一下”選擇接線柱，連接如下圖所示；

（2）由上分析，電路連接正確后好，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近電源電壓，則產(chǎn)生此故障的原因可能是燈泡斷路；
（3）由圖知電流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)I=0.3A；
額定功率為P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）在電壓一定時，電流與電阻成反比，電阻越大，電流越小，由于數(shù)百歐的電阻電阻R_X阻值太大，接入電路后，電路電流太小，無法測出電流；
①用阻值很大的電阻箱和定值電阻代替滑動變阻器，應(yīng)用的是探究實驗的基本方法之一--等效替換法；
②方案A：通過改變開關(guān)S連接a或b的位置，使待測電阻Rx和電阻箱R分別與定值電阻R₀串聯(lián)，當電壓表示數(shù)相等時，由等效替代法雖能得出待測電阻的阻值，但只能得到一組數(shù)據(jù)，測量次數(shù)太少，誤差較大；
方案B：可以根據(jù)需要改變電阻箱的阻值，從而得到多組實驗數(shù)據(jù)，然后取平均值，誤差更小．所以采用B方案．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）燈泡斷路；
（3）0.3；  1.14；
（4）電阻阻值太大，電流太小，無法測量；
①等效替代法；②B； B方案可以多次測量取平均值，減小誤差．

點評 本題考查了電路連接、電路故障分析、電流表讀數(shù)、操作過程、求燈泡電阻、實驗方案的選取、數(shù)據(jù)的處理方法及等效替代法的運用，難度較大．