Question

8．小明同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电功率，于是在学校实验室借来一些实验器材，连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确．（所画的导线要用实线，不可用虚线）
（2）该实验的原理是P=UI．
（3）连接电路时，开关应该断开．
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，他发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数．则故障原因可能是小灯泡短路．
（5）在实验时，电压表出现了故障不能使用．小明向老师借了一只定值电阻R₀（R₀阻值已知），设计了如图乙所示的电路，继续测量恒定电压为U_额的小灯泡的额定功率．测量时，应先闭合开关S和S₁，调节滑动变阻器，当电流表的示数为$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$时，小灯泡正常发光；接着将S₁断开，S₂闭合，读出电流表的示数为I，则小灯泡的额定功率P_额=U_额（I-$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$）（用I、U_额和R₀表示）．

Answer 1

分析 （1）要测量3.8V的小灯泡的电功率，应将电压表的量程选择“0～15V”，据此修改；
（2）测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI；
（3）为了保护电路元件，在连接电路时，开关要断开；
（4）将正常的电流表、电压表接入电路，当闭合开关后，发现电流表有读数，说明电路为通路；电压表读数始终为零，说明电压表测量的用电器发生短路；
（5）①根据并联电路电压的关系，各支路两端的电压相等，当电阻两端的电压等于灯泡的额定电压时，小灯泡正常发光，根据欧姆定律得出电流表的示数；
②根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和计算出灯泡的电流；
③根据P=UI写出小灯泡的额定功率表达式．

解答 解：（1）要测量3.8V的小灯泡的电功率，应将电压表的量程选择“0～15V”，把电压表量程改过来，如图所示：

（2）测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI；
（3）为了保护电路，在连接电路时开关应该处于断开状态；
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，说明电路是通路，小灯泡或电压表发生短路，故障原因可能是小灯泡短路；
（5）①，要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压等于额定电压，应断开S₂，闭合S₁、S，此时电流表的示数应为I₀=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$；
②要测通过灯泡的电流，在不拆电流表的情况下，则应闭合S₂、S，断开S₁，此时电流表测干路电流，则灯泡的电流I_额=I-I₀=I-$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$；
③根据功率公式P_额=U_额I_额=U_额（I-$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$）
故答案为：（1）如上图；（2）P=UI；（3）断开；（4）小灯泡短路；（5）$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$；U_额（I-$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$）．

点评 本题考查了测量小灯泡的电功率的实验原理、连接实物电路图、电路故障分析、实验数据处理等，是实验的常考问题，一定要掌握；连接实物电路图时，要注意电表量程的选择，注意题目要求．