Question

2．小明在拆裝手電筒時，發(fā)現(xiàn)手電筒的小燈泡上標有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經模糊不清，他想通過實驗測量該燈泡正常發(fā)光時的電功率，圖1甲為他所連的實驗電路．

（1）經檢查發(fā)現(xiàn)電路接線有錯誤，小雨只做了一處改動就閉合開關進行實驗．請在他接錯的導線上打上“×”，并改正．
（2）電路連接正確后好，閉合開關后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，但電壓表無示數(shù)，則產生此故障的原因可能是燈泡短路
（3）排除故障后繼續(xù)實驗時，小雨移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為3.8V 時，電流表的示數(shù)如圖1乙所示．則該小燈泡正常發(fā)光時的功率為1.14W
（4）在此實驗的基礎上，老師又出示了電阻R_x（大約1000歐），提問能否用上述方法進行測量該電阻的阻值．同學們分析得出上述方案不行，原因是：阻值太大，電流太小，無法測出．
（5）接著，小明與其他同學經過討論，通過增加一電阻箱R（0～9999Ω 5A）、定值電阻R₀（200Ω 2A）、單刀雙擲開關等器材，設計出了如圖2所示的方案，實驗按下列步驟進行，請將有關步驟填寫完整，并回答相關問題．
①第一步：按電路圖正確連接電路．
②第二步：將開關S撥到a，記下電壓表示數(shù)為U₀．
③第三步：將開關S撥到b，此時小明進行的完整操作過程是調節(jié)電阻箱接入電路的阻值直到電壓表示數(shù)為U₀
④讀出電阻箱的阻值大小，該阻值大小就是R_x的大�。�此方案所涉及的思想方法是等效替代法
⑤小華設計了如圖3所示與小明不同的方案，你認為小華的方案
能否測量出R_x的大小的，如不能寫出理由，如能請寫出小華
的方案的好處可以多次實驗求平均值，減小誤差．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器接線柱的連接方法是“一上一下”；
（2）電路連接正確后好，閉合開關后，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，根據(jù)燈泡不發(fā)光，但電壓表無示數(shù)，分析故障的原因可能；
（3）確定電流表量程、最小分度值，讀出電流表示數(shù)；利用P=UI求出其額定功率；
（4）在電源電壓一定時，通過導體的電流隨導體電阻的增大而減小，如果電路電流太小，電流表無法測量或測量誤差太大，距此分析能否測待測電阻阻值；
（5）③④用待測電阻和阻值很大的電阻箱分別與定值電阻串聯(lián)，根據(jù)等效替代法，當電壓表示數(shù)相同時，待測電阻和電阻箱連入電路中的電阻相等；⑤比較不同實驗方案的合理性，應該看能否達到實驗目的，能否盡可能減小誤差．

解答 解：（1）原電路中，滑動變阻器上面的兩個接線柱同時接入了電路，此時移動滑片，不能改變電路電流，必須要“一上一下”選擇接線柱，連接如下圖所示；

（2）電路連接正確后好，閉合開關后，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，但電壓表無示數(shù)，則產生此故障的原因可能是與電壓表并聯(lián)的燈短路了；
（3）由圖知電流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)I=0.3A；
額定功率為P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）在電壓一定時，電流與電阻成反比，電阻越大，電流越小，由于數(shù)百歐的電阻電阻R_X阻值太大，接入電路后，電路電流太小，無法測出電流；
（5）③用待測電阻和阻值很大的電阻箱分別與定值電阻串聯(lián)，調節(jié)電阻箱接入電路的阻值直到電壓表示數(shù)為U₀，讀出電阻箱的阻值大小，該阻值大小就是R_x的大小．
④此方案所涉及的思想方法是等效替代法；
⑤方案1通過改變開關S連接a或b的位置，用待測電阻和阻值很大的電阻箱分別與定值電阻串聯(lián)，根據(jù)等效替代法雖能得出待測電阻的阻值，但只能得到一組數(shù)據(jù)，測量次數(shù)太少，誤差較大；
方案2可以根據(jù)需要改變電阻箱的阻值，從而得到多組實驗數(shù)據(jù)，可以多次實驗求平均值，減小誤差．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）燈泡短路；
（3）1.14W；
（4）阻值太大，電流太小，無法測出；
（5）調節(jié)電阻箱接入電路的阻值直到電壓表示數(shù)為U₀；等效替換法；可以多次實驗求平均值，減小誤差．

點評 本題考查了電路的連接、電路故障的分析、電表的讀數(shù)、電功率的測量及計算和等效替代法的和數(shù)據(jù)的處理方法，綜合性強．