Question

8．小明在進行“測量小燈泡的功率”的實驗時，實驗室給他提供的器材有：蓄電池（6V），電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V），滑動變阻器（0～20Ω、1.5A），額定電壓為3.8V的小燈泡 （正常發(fā)光時的電阻約為10Ω）、開關(guān)各一個，導線若干．

（1）小明連接的實物電路如圖1所示，請你繼續(xù)把電路補充完整．
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器滑片調(diào)到D（C/D）端．
（3）閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為6V，產(chǎn)生此故障的原因可能是下列情況中的B．（填寫序號）
A．小燈泡短路
B．小燈泡的燈絲斷了
C．電壓表的正、負接線柱反接
D．變阻器滑片放在最小阻值處
（4）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得表所示的三組數(shù)據(jù)，則小燈泡的額定功率為1.444W．

實驗序號	①	②	③
電壓U/V	2.5	3.0	3.8
電流I/A	0.30	0.33	0.38

（5）小聰在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)實驗室使用的電壓表已經(jīng)損壞了，于是他向老師要了一個已知阻值R₀的電阻、一個開關(guān)、一個單刀雙擲開關(guān)、滑動變阻器、導線若干、電源（電源電壓未知，且大于燈泡的額定電壓）．設(shè)計了只用電流表測出此燈泡的額定功率，請你幫他設(shè)計出電路圖（電路只連接一次），寫出實驗步驟和表達式．
步驟：照圖連接好電路；閉合開關(guān)S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流
表達式：3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

Answer 1

分析 （1）燈泡、電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，注意電表量程的選擇；
（2）滑動變阻器應(yīng)把滑片滑倒電阻最大位置；
（3）電流表無示數(shù)，電路斷路；燈泡不亮，燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電壓表有示數(shù)，電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)之外電路無斷路；綜合分析知：燈泡斷路．
（4）由表中數(shù)據(jù)讀出額定電壓U對應(yīng)的電流I，由P=UI求出功率；
（5）測出定值電阻中的電流，求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓知識得知燈泡兩端的電壓，測出干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的特點得出燈泡的電流，從而根據(jù)P=UI得出燈泡的功率．

解答 解：（1）燈泡、電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表選用0～15V量程，燈泡正常發(fā)光時的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表選用0～0.6A量程即可，實物圖如下：

（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器滑片調(diào)到電阻最大位置，即D端；
（3）移動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表示數(shù)為6V，等于電源電壓，電流表示數(shù)為零，則故障的原因可能是小燈泡斷路，故選B；
（4）由表中數(shù)據(jù)知：燈的額定電壓U=3.8V，對應(yīng)的電流I=0.38A，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.38A=1.444W；
（5）沒有電壓表，可以讓定值電阻和小燈泡并聯(lián)，當定值電阻兩端的電壓等于其額定電壓時，燈泡會正常發(fā)光，
電路圖如下：

實驗步驟：
①照圖連接好電路；
②閉合開關(guān)S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
③保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流；
表達式：
小燈泡的額定電流為I=I₂-I₁，然后可求得燈泡的額定功率P=UI=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

故答案為：（1）如上圖；（2）D；（3）B；（4）1.444；
（5）電路圖如上圖；
照圖連接好電路；
閉合開關(guān)S、S₁與a相連，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂，為干路電流；
3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

點評 本題考查測電功率實驗時電表量程的選擇、實物電路的連接、額定功率的計算、電路故障分析等；要注意只有當燈泡兩端的實際電壓等于其額定電壓時，燈泡才會正常發(fā)光，額定功率等于其實際功率．