Question

14．在“测量小灯泡的功率”实验中，同学们用电压表、电流表、开关、电压为4.5V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和标有“20Ω l.5A”的滑动变阻器，设计了如图1（甲）所示的电路图（小灯泡的灯丝电阻约为10Ω）．

（1）请你按图甲的电路图，在图1乙的实物电路中，用笔画线代替导线，将电流表正确连入电路（连线不得交叉）．
（2）若电流表正确接入图1乙电路，闭合开关前，某同学发现电路有一处错误，这个错误是滑动变阻器的两个接头全接在下面了．改正错误后，闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，则变阻器接入电路的接线柱是BC（选填“AD”或“BC”）．
（3）测量过程中，当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图1丙所示，则小灯泡的额定功率为1.52W．
（4）完成上述实验后，有位同学向老师要了一个已知阻值为R₀=10Ω的电阻和两个开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图16所示的电路，也测出了灯泡的额定功率．请完成下列实验步骤：
①闭合开关S₁，断开S₂，移动滑片，使电流表的示数为0.38A；
②再将开关S₂闭合，S₁断开，保持滑片的位置不动，读出电流表的示数I；
③灯泡额定功率的表达式为P_额=3.8V×（I-0.38A）（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）先根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值，据此选择电流表的量程；然后将电流表与灯泡和开关串联连接；
（2）根据滑动变阻器一上一下的原则接线分析实物图中的连接错误；
闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑动变阻器的右下接线柱接入电路；
（3）当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光；根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，然后根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）根据并联电路各支路两端的电压相等进行分析．

解答 解：（1）灯泡的额定电流大约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A；
将灯泡、电流表以及开关串联连接，如下图所示：

（2）滑动变阻器需按一上一下的原则接线，因此滑动变阻器接线错误，即滑动变阻器将下面两个接线柱接入了电路；
闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器接入电路的阻值变形，故将滑动变阻器接入电路的接线柱是BC或BD；
（3）当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光；电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A，则灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）要使灯泡正常发光，应使灯泡两端的电压等于2.5V，由图知，灯泡与定值电阻并联，两端电压相等，
①闭合开关S₁，断开S₂，电流表测定值电阻的电流，当电流表的示数I₀=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A时，定值电阻两端的电压等于3.8V，此时灯泡两端的电压也为3.8V；
②再将开关S₂闭合，S₁断开，此时电流表测干路电流，则通过灯泡的电流I_额=I-0.38A；
③灯泡的额定电压为3.8V，则额定功率：P_额=U_额I_额=3.8V×（I-0.38A）．
故答案为：（1）见上图；（2）滑动变阻器的两个接头全接在下面了；BC；（3）3.8V；1.52；（4）①0.38；③3.8V×（I-0.38A）．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、电流表读数、实验现象分析、实验电路分析等问题，连接电路图时注意电表量程的选择；这些也是电学实验常考的内容，应在平时注意练习．