Question

20．圖甲是測(cè)量標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡額定功率的電路圖．
（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整，要求滑片P向A端移動(dòng)時(shí)，小燈泡變暗．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最左端．
（3）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是③（填序號(hào)）．
①更換小燈泡；②檢查電路是否斷路；③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片．
（4）當(dāng)電壓表示數(shù)為3.8V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，是0.3A，由此可得，小燈泡的額定功率為1.14W．
（5）在實(shí)驗(yàn)中，小明把電流表與電壓表的位置互換，閉合開關(guān)后造成D．
A．電流表被燒壞  B．電壓表被燒壞  C．小燈泡被燒壞  D．小燈泡不亮

（6）小強(qiáng)的電流表損壞了，老師告訴他已經(jīng)沒有電流表可換，而給了他一個(gè)已知阻值為R的定值電阻和若干個(gè)開關(guān)，小強(qiáng)重新設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，在不改變?cè)撾娐愤B接的情況下，也能正確測(cè)出小燈泡的額定功率．正確連接電路后，接下來的實(shí)驗(yàn)步驟是：
①斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S、S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)為3.8V；
②保持滑片位置不動(dòng)，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，記下電壓表的時(shí)數(shù)為U₂；
③得出小燈泡的額定功率的表達(dá)式為P=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．．

Answer 1

分析 （1）測(cè)小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)入電路中，根據(jù)滑片P向A端移動(dòng)時(shí)，小燈泡變暗（連入電阻變大）的要求連接實(shí)物電路圖；
（2）為防止電流過大，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最大阻值處；
（3）如果滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值太大，電路電流太小，燈泡實(shí)際功率太小，燈泡不發(fā)光，可以移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，看燈泡能否發(fā)光；
（4）確定電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算出小燈泡的額定功率；
（5）根據(jù)電流表和電壓表的阻值特點(diǎn)進(jìn)行分析，電流表的阻值很小，并聯(lián)時(shí)相當(dāng)于短路，電壓表的阻值很大，串聯(lián)時(shí)相當(dāng)于斷路；
（6）要測(cè)量小燈泡的額定功率，需測(cè)量出小燈泡的電壓和電流，由圖知，根據(jù)定值電阻兩端的電壓和電阻能計(jì)算出電路中的電流，通過開關(guān)的變化測(cè)出燈泡兩端的電壓，得出小燈泡的電功率的表達(dá)式．

解答 解：
（1）測(cè)小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路中，由題知滑動(dòng)變阻器的滑片P向A端移動(dòng)時(shí)小燈泡變暗，所以此時(shí)變阻器連入阻值變大，應(yīng)將接B接接入電路中，如圖所示：
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；由圖知，滑動(dòng)變阻器的下面接了右邊一個(gè)接線柱，所以應(yīng)將滑片移至左端；
（3）電流表有示數(shù)，而燈泡不發(fā)光，可能是電路電流太小，燈泡實(shí)際功率太小，不足以引起燈泡發(fā)光造成的，可以向右移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，使電路電流變大，燈泡實(shí)際功率變大，看燈泡能否發(fā)光，故選③；
（4）由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以示數(shù)為0.3A；額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（5）把電流表與電壓表的位置互換，電壓表和燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表和小燈泡并聯(lián)，電流表的電阻很小，把小燈泡短路，所以小燈泡不亮；電壓表的電阻很大，通過的電流很小，電流表幾乎沒有示數(shù)，不會(huì)被燒壞；電流表和滑動(dòng)變阻器的電阻相對(duì)于電壓表的電阻來說可以忽略不計(jì)，相當(dāng)于電壓表并聯(lián)在電源兩端，測(cè)量電源電壓，所以電壓表有示數(shù)，故選D；
（6）連好電路后，可先閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，移動(dòng)滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
保持滑片位置不動(dòng)，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，此時(shí)電壓表測(cè)量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₂；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，定值電阻兩端的電壓U=U₂-U₁=U₂-3.8V，此時(shí)電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$；
此時(shí)小燈泡兩端電壓U₁等于額定電壓3.8V，則小燈泡的額定功率：
P=U₁I=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．
故答案為：
（1）如圖所示；
（2）斷開；左；
 （3）③；
（4）0.3；1.14；
（5）D；
（6）①斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S、S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)為3.8 V；③P=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了連接電路過程中需注意的問題，電流表的讀數(shù)及功率的計(jì)算，同時(shí)考查了在沒有電流表時(shí)測(cè)量電功率的方法，綜合性強(qiáng)、難度較大．