Question

14．在“測量小燈泡的功率”實驗中，同學們用電壓表、電流表、開關、電壓為4.5V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和標有“20Ω l.5A”的滑動變阻器，設計了如圖1（甲）所示的電路圖（小燈泡的燈絲電阻約為10Ω）．

（1）請你按圖甲的電路圖，在圖1乙的實物電路中，用筆畫線代替導線，將電流表正確連入電路（連線不得交叉）．
（2）若電流表正確接入圖1乙電路，閉合開關前，某同學發(fā)現電路有一處錯誤，這個錯誤是滑動變阻器的兩個接頭全接在下面了．改正錯誤后，閉合開關，將變阻器滑片向右移動時，電流表示數變大，則變阻器接入電路的接線柱是BC（選填“AD”或“BC”）．
（3）測量過程中，當電壓表的示數為3.8V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數如圖1丙所示，則小燈泡的額定功率為1.52W．
（4）完成上述實驗后，有位同學向老師要了一個已知阻值為R₀=10Ω的電阻和兩個開關，借助部分現有的實驗器材，設計了如圖16所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．請完成下列實驗步驟：
①閉合開關S₁，斷開S₂，移動滑片，使電流表的示數為0.38A；
②再將開關S₂閉合，S₁斷開，保持滑片的位置不動，讀出電流表的示數I；
③燈泡額定功率的表達式為P_額=3.8V×（I-0.38A）（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）先根據歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值，據此選擇電流表的量程；然后將電流表與燈泡和開關串聯(lián)連接；
（2）根據滑動變阻器一上一下的原則接線分析實物圖中的連接錯誤；
閉合開關，將變阻器滑片向右移動時，電流表示數變大，說明滑動變阻器接入電路的阻值減小，故將滑動變阻器的右下接線柱接入電路；
（3）當燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數，然后根據P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）根據并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等進行分析．

解答 解：（1）燈泡的額定電流大約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A；
將燈泡、電流表以及開關串聯(lián)連接，如下圖所示：

（2）滑動變阻器需按一上一下的原則接線，因此滑動變阻器接線錯誤，即滑動變阻器將下面兩個接線柱接入了電路；
閉合開關，將變阻器滑片向右移動時，電流表示數變大，說明滑動變阻器接入電路的阻值變形，故將滑動變阻器接入電路的接線柱是BC或BD；
（3）當電壓表的示數為3.8V時，小燈泡正常發(fā)光；電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.4A，則燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）要使燈泡正常發(fā)光，應使燈泡兩端的電壓等于2.5V，由圖知，燈泡與定值電阻并聯(lián)，兩端電壓相等，
①閉合開關S₁，斷開S₂，電流表測定值電阻的電流，當電流表的示數I₀=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A時，定值電阻兩端的電壓等于3.8V，此時燈泡兩端的電壓也為3.8V；
②再將開關S₂閉合，S₁斷開，此時電流表測干路電流，則通過燈泡的電流I_額=I-0.38A；
③燈泡的額定電壓為3.8V，則額定功率：P_額=U_額I_額=3.8V×（I-0.38A）．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑動變阻器的兩個接頭全接在下面了；BC；（3）3.8V；1.52；（4）①0.38；③3.8V×（I-0.38A）．

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、電流表讀數、實驗現象分析、實驗電路分析等問題，連接電路圖時注意電表量程的選擇；這些也是電學實驗常考的內容，應在平時注意練習．