Question

3．在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，已連接的部分電路如圖1所示．圖中電源電壓恒定，小燈泡上只能看到“3.8V”字樣．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖1中的實物電路連接完整．
（2）小紅將電路連接正確后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應進行的操作是C；
A．更換小燈泡       B．檢查電路是否斷路   C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（3）小強正確連接實驗電路后，開關試觸時，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．其故障原因可能是燈泡斷路．
（4）故障排除后開始實驗，當變阻器滑片滑到圖示位置時，電壓表的示數(shù)為3.0V，接著應將滑片向右滑動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時電流表的示數(shù)如圖2所示，則燈泡的額定功率為1.52W．
（5）假若電壓表15V量程損壞，3V量程能正常使用，電源電壓為6V且穩(wěn)定不變，仍利用現(xiàn)有的器材完成實驗，你認為如何操作用電壓表0～3V量程，并聯(lián)在滑動變阻器兩端，調節(jié)滑動變阻器的電壓為2.2V，記下此時電流表示數(shù)．
（6）實驗時某小組學生發(fā)現(xiàn)電流表損壞，他們想設計一個不用電流表測定該小燈泡額定功率的實驗．于是向老師要了一個阻值為R₀的定值電阻（阻值適當）和一個單刀雙擲開關（符號為：）或兩個單刀單擲開關，借助原有的實驗器材，順利完成了實驗．假如由你來做該實驗，要求電路只連接一次，請設計實驗方案．在虛線框內畫出實驗電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且并聯(lián)在燈泡兩端，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）閉合開關后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說明電路是通路，不用更換燈泡，也不用檢查電路是否斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過大的原因，然后進行下一步操作；
（3）電壓表有示數(shù)說明電壓表與電源之間是通路，燈泡不亮、電流表指針幾乎不動說明電路斷路，則電壓表并聯(lián)部分斷路；
（4）由圖示電流表讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡功率；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，當燈泡正常工作時，求出滑動變阻器電壓小于3V，測滑動變阻器電壓，間接得到燈泡的額定功電壓；
（6）實驗器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點設計電路，即燈泡與定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)組成電路，利用電壓表分別測出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調節(jié)滑動變阻器使燈泡兩端的電壓達到額定電壓，然后測出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，利用P=UI表示出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）測燈泡功率實驗，電壓表測燈泡兩端電壓，燈泡額定電壓3.8V，所以電壓表使用0-15V量程，滑動變阻器一上一下串聯(lián)入電路中，實物電路圖如圖所示：

（2）閉合開關后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡沒壞，也不是斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，下一步操作：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，即應進行C項操作；
（3）連接電路，閉合開關后，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，可能是電路出現(xiàn)斷路了，電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源間是通路，所以與電壓表并聯(lián)部分斷路，即可能是燈泡斷路；
（4）由b圖可知，電流表量程為0～0.6A，由圖示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，燈泡額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（5）電源電壓為6V，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡額定電壓為3.8V，要讓燈泡正常工作，滑動變阻器的電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，可以用電壓表0～3V量程，并聯(lián)在滑動變阻器兩端，當滑動變阻器的電壓為2.2V時，燈泡正常工作；
（6）①實驗需要測出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，測出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯(lián)，可以求出通過燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，實驗電路圖如圖所示：

②實驗步驟：a、根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關S₁、S₂接1，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V．
b、保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．
③計算：
通過燈泡的電流：I=I_R0=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，燈泡額定功率：P=U_額I=$\frac{3.8V（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）見上圖；（2）C；（3）燈泡斷路；（4）1.52；（5）用電壓表0～3V量程，并聯(lián)在滑動變阻器兩端，調節(jié)滑動變阻器的電壓為2.2V，記下此時電流表示數(shù)；
（6）電路圖見上圖；
實驗方案：a．根據(jù)電路圖，連接實物，將滑動變阻器的滑片P調至最大；b．開關S與a接線柱相連，調節(jié)滑動變阻器的滑片P，直至電壓表的示數(shù)達到3.8V為止；c．滑動變阻器的滑片不動，開關S與b相連，讀出電壓表的示數(shù)U．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗故障分析、實驗操作、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實驗設計等；對電表讀數(shù)時要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直；最后一問：實驗設計是本題的難點，知道實驗原理、應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．