Question

17．在测“3.8V”小灯泡电功率实验中：
（1）请你用笔画线代替导线，将甲图实物连接完整．
（2）连好电路闭合开关，移动变阻器的滑片P，发现小灯泡逐渐变暗，你认为实验操作中的问题是滑片未移至最大阻值处．
（3）排除故障后，当灯泡正常发光时，电流表的示数（如图乙）为0.32A，灯泡的额定功率为1.216W．
（4）图丙所示电路中（R阻值已知），无电压表也能测出该灯泡额定功率的图是C（选填图中的序号）．
（5）依据你所选的图，写出对应的实验步骤及测定额定功率的表达式．
实验步骤：①闭合开关S₁，断开S₂，调节滑动变阻器使电流表示数为$\frac{3.8V}{R}$；
②保持滑动变阻器滑片不动，闭合开关S₂，断开S₁，读出电流表示数I．
表达式：P_额=3.8I-$\frac{14.44}{R}$．

Answer 1

分析 （1）测灯泡的功率实验中电压表与灯泡并联连接，滑动变阻器一上一下接入电路；
（2）小灯泡逐渐变暗，说明滑动变阻器的阻值逐渐变大，说明在闭合开关前滑片未移至最大阻值处；
（3）当灯泡电压等于其额定电压时灯泡正常发光，根据图示电流表确定电流表量程与分度值，读出电流表示数，由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）要测出小灯泡的额定功率，需使其两端的电压为额定电压．因为没有电压表，所以可以用电流表和定值电阻来代替，并且与电灯并联．当通过电阻的电流为$\frac{3.8V}{R}$时，小灯泡会正常发光，然后测出通过灯泡的电流即可．可用到并联电路电流的关系；
（5）由（4）测出灯泡正常发光电流，根据P=UI推导出表达式．

解答 解：（1）测灯泡的功率实验中电压表与灯泡并联连接，并且让电流从正接线柱流进，负接线柱流出；滑动变阻器一上一下串联接入电路，如图所示：

（2）移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡逐渐变暗，说明滑动变阻器的阻值逐渐变大，所以在闭合开关前滑片未移至最大阻值处；
（3）灯泡正常发光时，灯泡两端电压为3.8V，由实物图电流表使用的是0-0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.32A，灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）因为没有电压表，所以应将电阻与灯泡并联，要得知小灯泡正常发光，必须使灯泡两端的电压等于3.8V，根据并联电路的电压相等，当电阻两端的电压为3.8V时，通过它的电流为I=$\frac{3.8V}{R}$，所以电流表的接法中既能直接单独测出电阻的电流，又能间接测出通过灯泡的电流．
A中无法得知小灯泡是否正常发光，所以不正确；
B无法得知灯泡两端的电压是否为3.8V，所以不正确；
C电流表可直接与电阻串联，可根据I=$\frac{3.8V}{R}$得知两端的电压是否为3.8V，所以C正确；
D电路在接法无法得知小灯泡是否正常发光，所以不正确．故选C；
（5）实验步骤：①闭合开关S₁，断开S₂，调节滑动变阻器使电流表示数为$\frac{3.8V}{R}$；
②保持滑动变阻器滑片不动，闭合开关S₂，断开S₁，读出电流表示数I．
表达式推导：由上步骤灯泡正常发光时的电流为I-$\frac{3.8V}{R}$，所以灯泡额定功率P_额=UI=3.8V×（I-$\frac{3.8V}{R}$）=3.8I-$\frac{14.44}{R}$．
故答案为：（1）见上图；（2）滑片未移至最大阻值处；（3）0.32；1.216；（4）C；
（5）①闭合开关S₁，断开S₂，调节滑动变阻器使电流表示数为$\frac{3.8V}{R}$；
②保持滑动变阻器滑片不动，闭合开关S₂，断开S₁，读出电流表示数I；3.8I-$\frac{14.44}{R}$．

点评 本题考查了滑动变阻器的调节、电表读数、求灯泡功率、连接实物电路图、实验电路图设计，是实验的常考内容，一定要掌握；连接实物电路图时，要注意电表量程的选择，连线不要交叉．关键是知道没有电压表时，可以用电流表和已知阻值的电阻组合当电压表使用．