Question

20．图甲是测量标有“3.8V”字样的小灯泡额定功率的电路图．
（1）请你用笔画线代替导线将电路连接完整，要求滑片P向A端移动时，小灯泡变暗．
（2）连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应移到最左端．
（3）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是③（填序号）．
①更换小灯泡；②检查电路是否断路；③移动滑动变阻器滑片．
（4）当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，是0.3A，由此可得，小灯泡的额定功率为1.14W．
（5）在实验中，小明把电流表与电压表的位置互换，闭合开关后造成D．
A．电流表被烧坏  B．电压表被烧坏  C．小灯泡被烧坏  D．小灯泡不亮

（6）小强的电流表损坏了，老师告诉他已经没有电流表可换，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，小强重新设计了如图丙所示的电路，在不改变该电路连接的情况下，也能正确测出小灯泡的额定功率．正确连接电路后，接下来的实验步骤是：
①断开开关S₂，闭合开关S、S₁，移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为3.8V；
②保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，记下电压表的时数为U₂；
③得出小灯泡的额定功率的表达式为P=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．．

Answer 1

分析 （1）测小灯泡功率的实验中滑动变阻器应串联入电路中，根据滑片P向A端移动时，小灯泡变暗（连入电阻变大）的要求连接实物电路图；
（2）为防止电流过大，连接电路时开关应断开，滑动变阻器的滑片应移到最大阻值处；
（3）如果滑动变阻器接入电路的阻值太大，电路电流太小，灯泡实际功率太小，灯泡不发光，可以移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，看灯泡能否发光；
（4）确定电流表的量程和分度值，读出电流表的示数，根据P=UI计算出小灯泡的额定功率；
（5）根据电流表和电压表的阻值特点进行分析，电流表的阻值很小，并联时相当于短路，电压表的阻值很大，串联时相当于断路；
（6）要测量小灯泡的额定功率，需测量出小灯泡的电压和电流，由图知，根据定值电阻两端的电压和电阻能计算出电路中的电流，通过开关的变化测出灯泡两端的电压，得出小灯泡的电功率的表达式．

解答 解：
（1）测小灯泡功率的实验中滑动变阻器应串联接入电路中，由题知滑动变阻器的滑片P向A端移动时小灯泡变暗，所以此时变阻器连入阻值变大，应将接B接接入电路中，如图所示：
（2）连接电路时，开关应断开；由图知，滑动变阻器的下面接了右边一个接线柱，所以应将滑片移至左端；
（3）电流表有示数，而灯泡不发光，可能是电路电流太小，灯泡实际功率太小，不足以引起灯泡发光造成的，可以向右移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使电路电流变大，灯泡实际功率变大，看灯泡能否发光，故选③；
（4）由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以示数为0.3A；额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（5）把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，电流表的电阻很小，把小灯泡短路，所以小灯泡不亮；电压表的电阻很大，通过的电流很小，电流表几乎没有示数，不会被烧坏；电流表和滑动变阻器的电阻相对于电压表的电阻来说可以忽略不计，相当于电压表并联在电源两端，测量电源电压，所以电压表有示数，故选D；
（6）连好电路后，可先闭合开关S、S₁，断开S₂，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V；
保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U₂；
根据串联电路的电压特点可知，定值电阻两端的电压U=U₂-U₁=U₂-3.8V，此时电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$；
此时小灯泡两端电压U₁等于额定电压3.8V，则小灯泡的额定功率：
P=U₁I=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．
故答案为：
（1）如图所示；
（2）断开；左；
 （3）③；
（4）0.3；1.14；
（5）D；
（6）①断开开关S₂，闭合开关S、S₁，移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为3.8 V；③P=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．

点评 此题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了连接电路过程中需注意的问题，电流表的读数及功率的计算，同时考查了在没有电流表时测量电功率的方法，综合性强、难度较大．