Question

11．如圖所示，是“測量小燈泡的額定功率”的實驗，燈泡上標的“3.8V”字樣，電源電壓恒定．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整．
（2）開始實驗，在移動變阻器滑片的過程中，眼睛應注視電壓表的示數(shù)，直至燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.52W．
（3）在完成上述試驗后，小明向老師要了一個已知阻值為R₀的電阻和一個單刀雙擲開關，借助部分現(xiàn)有的器材，設計了如圖丙所示的電路，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，將S₂拔到觸點2（填“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V．
②再將開關S₂拔倒觸點1（填“1”或“2”）保存滑片的位置不動，讀出電壓表示數(shù)為U．
③燈泡的額定功率的表達式為P_額=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程，電壓表與小燈泡并聯(lián)；
（2）根據(jù)電流表選擇的量程和分度值讀出電流的大小，然后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率
（3）由圖丙可知，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）因為小燈泡的額定電壓為3.8V＞3V，所以電壓表選擇0～15V量程，
故將電壓表的“15”接線柱與燈泡的右接線柱連接，如圖所示：

（2）由圖乙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，
則小燈泡額定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（3）①連接好實驗電路，閉合開關S₁，將開關S₂撥到觸點2，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1，讀出電壓表示數(shù)U，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=U-U_額=U-3.8V，
通過燈泡的電流：I_額=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
則小燈泡額定功率：P_額=U_額I_額=3.8V×=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）見上圖；
（2）1.52；
（3）①2；3.8；②1；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了實物電路的連接、求燈泡功率、實驗設計等，最后一問的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．