Question

2．在测量额定电压为3.8V、阻值大约为10Ω的小灯泡的电功率时，滑动变阻器上标有“20Ω  1A”的字样，小明同学已连接的部分电路如图甲所示．

（1）请你用笔画线代替导线，在甲图中把电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）本次实验需要测量小灯泡两端电压分别为U_额、0.8U_额、1.2U_额这三种情况下的电功率，请在下面空白处设计实验记录表格（不填写实验数据）．
（3）小明连完电路后，闭合开关S，发现小灯泡L发光较暗，观察电压表、电流表均有示数，移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表示数均不变，出现这种现象的原因是滑动变阻器都接下面两个接线柱．
（4）排出故障后，闭合开关将滑动变阻器的滑片移到某位置时，小灯泡正常发光，电流表示数如图乙示数，则通过小灯泡的电流为0.32A，其额定功率是1.216W．
（5）小红发现电压表损坏，老师又给了她两个开关S₁、S₂和一个阻值为R的定值电阻，其他器材与小明的相同，设计了如图丙所示的电路也测定了该小灯泡的额定功率，请写出实验步骤及表达式．
实验步骤：
①闭合开关S、s₁，调节滑片P，使电流表A的示数为$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；；
②保持滑动变阻器阻值不变，闭合开关s₂，断开开关s₁，读出电压表A的示数为I．
表达式：P_额=3.8V×（I-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，将灯泡、电流表以及滑动变阻器串联连接，电压表并联在灯泡两端，注意滑动变阻器按一上一下原则接线．
（2）根据实验需要测量的量设计实验数据记录表格；
（3）移动滑动变阻器滑片，电压表和电．流表示数都不变，滑动变阻器都接上面或下面两个接线柱，然后由灯泡的较暗或较亮判断具体情况
（4）电压表测灯泡电压，灯泡正常工作时，电压表示数为灯泡的额定电压，读出电流值，根据P=UI计算功率；
（5）利用已知阻值的电阻R₀和电流表及滑动变阻器，将灯泡两端的电压调至3.8V，再用电流表测出通过灯泡的电流，最后利用P=UI算出灯泡功率．

解答 解：（1）灯泡额定电压为3.8V，电压表选0～15V量程，
把电源、开关、灯泡、电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，实物电路图如图所示：
（2）实验需要记录电压、电流、灯泡功率，实验数据记录表格如下表所示：

实验次数	电压U/V	电流I/A	功率P/W
1
2
3

（3）移动滑片，电压表和电流表示数都不变，滑动变阻器都接上面或都接下面两个接线柱；灯泡较暗时，滑动变阻器都接下面两个接线柱；
（4）电压表测灯泡电压，灯泡正常工作时，电压表示数为3.8V，
电流表0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.32A，
P=UI=3.8V×0.32A=1.216W．
（5）步骤：①闭合开关S、s₁，调节滑片P，使电流表A的示数为$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
②保持滑动变阻器阻值不变，闭合开关s₂，断开开关s₁，读出电压表A的示数为I；
③小灯泡的额定功率表达式：P_额=3.8V×（I-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）表格如上表所示；（3）滑动变阻器都接下面两个接线柱；（4）0.32；1.216；（5）：①闭合开关S、s₁，调节滑片P，使电流表A的示数为$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
②保持滑动变阻器阻值不变，闭合开关s₂，断开开关s₁，读出电压表A的示数为I；
③3.8V×（I-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

点评 本题最大难点在本题考查了实物图的连接、电压表量程的选择和连接、滑动变阻器接线柱的选择、连接闭合开关前滑片的位置、电流表读数、功率计算、故障问题分析等，这些都是很基础、很重点的内容，在试题中出现的频率高，综合性较强．