Question

7．小雨在折手电筒时，发现手电筒的小灯泡标有“3.8V”的字样，他想通过实验测量该灯泡的额定功率，图甲为他所连的实验电路．
（1）经检查发现电路接线有错误，小雨只作了一处改动就闭合开关进行实验．请在他接错的导线上画“×”，并改正．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则产生此故障的原因可能是灯泡短路．
（3）排除故障后继续实验，小雨发现电压表示数为“2.8V”，在此基础上，为了能测量泡的额定功率，必颈将滑片P向右（填“左”或“右”）端移动，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示．则该小灯泡额定功率为1.14W．
[拓展]：在此实验的基础上，老师又出示了数百欧的电阻R_x，提问能否用现有器材，利用伏安法测量电阻R_x．同学们分析得出上述器材不行，原因是：阻值太大，电流太小，无法测出．接着，小雨与其他同学经过讨论，通过增加一电阻箱R_u（0～9999Ω 5A），电路符号定值电阻（阻值约200Ω）、单刀双掷开关，利用等效替代的方法，测出R_x的阻值，请在如图丙的方框中画出小雨设计的电路图．

Answer 1

分析 （1）错误在于将变阻器的金属杆接入了电路，滑动变阻器依靠改变接入电路的电阻线的长度改变电阻，连接方法是“一上一下，如下图所示；
（2）电流表有示数，说明电路为通路；灯泡不发光，电压表无示数，说明与电压表并联的灯短路了；
（3）根据分压原理确定滑片移动的方向；根据电流表小量程确定电流大小，根据P=UI求灯的额定电功率；
拓展：在电源电压一定时，通过导体的电流随导体电阻的增大而减小；
利用等效替代的方法，通过单刀双掷开关的转换，将待测电阻与电阻箱分别与定值电阻串联，根据分压原理，当电压表示数相等时，待测电阻阻值与电阻箱阻值相等．

解答 解：（1）由实物图知，滑动变阻器上面的两个接线柱同时接入了电路，此时移动滑片，不能改变电路电流，必须要“一上一下”选择接线柱，如图所示：

（2）电路连接正确后，闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路；灯泡不发光，电压表无示数，说明与电压表并联的灯短路了，导致电压表与一根导线并联了；
（3）因电压表示数为2.8V小于3.8V，所以应增加灯的电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻即可，所以滑片向右移动；
电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.3A，灯的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
拓展：
电流与电阻成反比，电阻越大，电流越小，阻值太大，电流太小，电流表无法测出其大小；
将待测电阻与电阻箱分别与定值电阻串联，电压表分别测待测电阻和电阻箱的电压，如下图所示：
将单刀双掷开关置于a，记下电压表示数；再将开关置于b，调节电阻箱的阻值大小，使电压表示保持不变，根据分压原理，待测电阻阻值与电阻箱阻值相等．
故答案为：
（1）电路图如上图所示；
   （2）灯泡短路；
（3）右； 1.14．
拓展：
阻值太大，电流太小，电流表无法读数；
如上图所示．

点评 本题测量该灯泡的额定功率，考查电路的连接、觉见电路的故障分析、电功率的计算及等效替代法及设计实验方案的能力．