Question

17．在測“3.8V”小燈泡電功率實驗中：
（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將甲圖實物連接完整．
（2）連好電路閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡逐漸變暗，你認為實驗操作中的問題是滑片未移至最大阻值處．
（3）排除故障后，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)（如圖乙）為0.32A，燈泡的額定功率為1.216W．
（4）圖丙所示電路中（R阻值已知），無電壓表也能測出該燈泡額定功率的圖是C（選填圖中的序號）．
（5）依據(jù)你所選的圖，寫出對應(yīng)的實驗步驟及測定額定功率的表達式．
實驗步驟：①閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表示數(shù)為$\frac{3.8V}{R}$；
②保持滑動變阻器滑片不動，閉合開關(guān)S₂，斷開S₁，讀出電流表示數(shù)I．
表達式：P_額=3.8I-$\frac{14.44}{R}$．

Answer 1

分析 （1）測燈泡的功率實驗中電壓表與燈泡并聯(lián)連接，滑動變阻器一上一下接入電路；
（2）小燈泡逐漸變暗，說明滑動變阻器的阻值逐漸變大，說明在閉合開關(guān)前滑片未移至最大阻值處；
（3）當(dāng)燈泡電壓等于其額定電壓時燈泡正常發(fā)光，根據(jù)圖示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數(shù)，由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）要測出小燈泡的額定功率，需使其兩端的電壓為額定電壓．因為沒有電壓表，所以可以用電流表和定值電阻來代替，并且與電燈并聯(lián)．當(dāng)通過電阻的電流為$\frac{3.8V}{R}$時，小燈泡會正常發(fā)光，然后測出通過燈泡的電流即可．可用到并聯(lián)電路電流的關(guān)系；
（5）由（4）測出燈泡正常發(fā)光電流，根據(jù)P=UI推導(dǎo)出表達式．

解答 解：（1）測燈泡的功率實驗中電壓表與燈泡并聯(lián)連接，并且讓電流從正接線柱流進，負接線柱流出；滑動變阻器一上一下串聯(lián)接入電路，如圖所示：

（2）移動滑動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡逐漸變暗，說明滑動變阻器的阻值逐漸變大，所以在閉合開關(guān)前滑片未移至最大阻值處；
（3）燈泡正常發(fā)光時，燈泡兩端電壓為3.8V，由實物圖電流表使用的是0-0.6A量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）因為沒有電壓表，所以應(yīng)將電阻與燈泡并聯(lián)，要得知小燈泡正常發(fā)光，必須使燈泡兩端的電壓等于3.8V，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓相等，當(dāng)電阻兩端的電壓為3.8V時，通過它的電流為I=$\frac{3.8V}{R}$，所以電流表的接法中既能直接單獨測出電阻的電流，又能間接測出通過燈泡的電流．
A中無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，所以不正確；
B無法得知燈泡兩端的電壓是否為3.8V，所以不正確；
C電流表可直接與電阻串聯(lián)，可根據(jù)I=$\frac{3.8V}{R}$得知兩端的電壓是否為3.8V，所以C正確；
D電路在接法無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，所以不正確．故選C；
（5）實驗步驟：①閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表示數(shù)為$\frac{3.8V}{R}$；
②保持滑動變阻器滑片不動，閉合開關(guān)S₂，斷開S₁，讀出電流表示數(shù)I．
表達式推導(dǎo)：由上步驟燈泡正常發(fā)光時的電流為I-$\frac{3.8V}{R}$，所以燈泡額定功率P_額=UI=3.8V×（I-$\frac{3.8V}{R}$）=3.8I-$\frac{14.44}{R}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑片未移至最大阻值處；（3）0.32；1.216；（4）C；
（5）①閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表示數(shù)為$\frac{3.8V}{R}$；
②保持滑動變阻器滑片不動，閉合開關(guān)S₂，斷開S₁，讀出電流表示數(shù)I；3.8I-$\frac{14.44}{R}$．

點評 本題考查了滑動變阻器的調(diào)節(jié)、電表讀數(shù)、求燈泡功率、連接實物電路圖、實驗電路圖設(shè)計，是實驗的�？純�(nèi)容，一定要掌握；連接實物電路圖時，要注意電表量程的選擇，連線不要交叉．關(guān)鍵是知道沒有電壓表時，可以用電流表和已知阻值的電阻組合當(dāng)電壓表使用．