Question

3．在测定小灯泡额定功率的实验中，（所有灯泡的额定电压U₀=3.8V）．
（1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现灯L不亮，电流表示数为0，电压表指针明显偏转，则电路中出现的故障可能是灯泡断路；排除故障后，移动滑动变阻器滑片，直到电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为1.14W．
（2）按图丙电路（其中电源电压未知，定值电阻R=10Ω）也能测出小灯泡的额定功率：
①按电路图连接好电路；
②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I₁；
③开关S拔到2位置，滑片位置不动（选填“向右移”、“向左移”或“不动”），读出电流表示数I₂．先算出灯泡的电阻：R_L=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（用已知物理量和所测的物理量的符号表示）；
④根据P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$，计算灯泡的额定功率．他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是灯的电阻随温度的变化而变化．仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为：开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数I₁=0.38A．

Answer 1

分析 （1）若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；根据电流表量程读数，由P=UI求灯的功率；
（2）②③根据串联电路的规律和欧姆定律求出灯的电压，根据并联电路的规律和欧姆定律求出灯的电阻；
④根据灯的电阻随温度的变化而变化分析．

解答 解：（1）闭合开关后，发现灯L不亮，电流表示数为0，电压表指针明显偏转，则电路中出现的故障可能是：灯泡断路；电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A则小灯泡的额定功率为：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（2）②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I₁；根据欧姆定律和并联电路电压的规律，灯的电压：
U_L=I₁R；
③开关S拔到2位置，滑片位置 不动，读出电流表示数I₂．根据并联电路电流的规律，通过灯的电流：
I_L=I₂-I₁，
由欧姆定律：R_L=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
因灯的电压随温度的变化而变化，故灯在不同电压下的电阻是不同的，根据P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$求灯的额定功率，要测量出灯在额定电压下的电阻，只需将上述步骤2改为：②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I₁=$\frac{{U}_{L灯}}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A
故答案为：（1）灯泡断路；1.14；（2）③2；不动； $\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；④灯的电阻随温度的变化而变化；开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数I₁=0.38A．

点评 本题测定小灯泡额定功率，考查故障分析、额定功率的计算、影响电阻大小的因素及对实验方案的评估．