Question

14．在“測量額定電壓為3.8v小燈泡的額定功率“實(shí)驗(yàn)中，小江設(shè)計并連接了如圖甲所示的部分實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定．

（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路圖連接完整．
（2）連接好電路后，閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，其故障的原因可能是：燈泡斷路．
（3）故障排除后，開始實(shí)驗(yàn)，在移動變阻器滑片的過程中，注意觀察電壓表的示數(shù)變化，直到示數(shù)U=3.8v，若此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.52W．
（4）在完成上述實(shí)驗(yàn)后，小麗向老師要了一個已知阻值為的電阻和一個單刀雙擲開關(guān) S₂，借助部分實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計了如圖丙所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．請你完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點(diǎn)1（選填“1“或“2“），移動滑片P，使電壓表的示數(shù)U為3.8V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)2（選填“1“或“2“），保持滑片P的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)為U₁．
③則燈泡額定功率P_額=$\frac{3.8V×（{U}_{1}-3.8V）}{{R}_{0}}$．（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）將電壓表并在待測小燈泡的兩端；
（2）電壓表有示數(shù)，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數(shù)，說明電路斷路，據(jù)此分析故障的可能原因；
（3）正確讀出電流表的示數(shù)，利用公式P=UI可計算額定功率的大小；
（4）由丙圖可知，沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于3.8V，
然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）由圖可知，小燈泡右側(cè)沒連接，由小燈泡額定電壓為3.8V，電壓表量程選0～15V，將電壓表并在待測小燈泡的兩端，如圖：

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明某處發(fā)生了斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡出現(xiàn)了斷路；
（3）讀圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.4A，
則小燈泡的額定功率為：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）①連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)1，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
②保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U₁，電壓表測量燈泡和R₀的總電壓；
③此時定值電阻R₀兩端的電壓：U₀=U₁-U_額=U₁-3.8V，
通過燈泡的電流：I_額=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}-3.8V}{{R}_{0}}$，
則小燈泡額定功率：P_額=U_額I_額=3.8V×$\frac{{U}_{1}-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（{U}_{1}-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；（3）1.52；（4）①1；3.8；②2；③$\frac{3.8V×（{U}_{1}-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)原理、電路圖的畫法、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實(shí)驗(yàn)設(shè)計等，要注意電路圖和實(shí)物電路圖的連接要一一對應(yīng)；
最后一問的實(shí)驗(yàn)設(shè)計是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．