Question

14．在“测量额定电压为3.8v小灯泡的额定功率“实验中，小江设计并连接了如图甲所示的部分实验电路，电源电压恒定．

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路图连接完整．
（2）连接好电路后，闭合开关时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，其故障的原因可能是：灯泡断路．
（3）故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，注意观察电压表的示数变化，直到示数U=3.8v，若此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为1.52W．
（4）在完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为的电阻和一个单刀双掷开关 S₂，借助部分实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率．请你完成下列实验步骤：
①闭合开关S_l，将S₂拨到触点1（选填“1“或“2“），移动滑片P，使电压表的示数U为3.8V；
②再将开关S₂拨到触点2（选填“1“或“2“），保持滑片P的位置不动，读出电压表的示数为U₁．
③则灯泡额定功率P_额=$\frac{3.8V×（{U}_{1}-3.8V）}{{R}_{0}}$．（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）将电压表并在待测小灯泡的两端；
（2）电压表有示数，说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，电流表无示数，说明电路断路，据此分析故障的可能原因；
（3）正确读出电流表的示数，利用公式P=UI可计算额定功率的大小；
（4）由丙图可知，没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于3.8V，
然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）由图可知，小灯泡右侧没连接，由小灯泡额定电压为3.8V，电压表量程选0～15V，将电压表并在待测小灯泡的两端，如图：

（2）灯泡不亮，电流表无示数，说明某处发生了断路，电压表示数接近电源电压，说明与电压表并联的灯泡出现了断路；
（3）读图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.4A，
则小灯泡的额定功率为：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点1，移动滑片，使电压表的示数为3.8V；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接2，读出电压表示数U₁，电压表测量灯泡和R₀的总电压；
③此时定值电阻R₀两端的电压：U₀=U₁-U_额=U₁-3.8V，
通过灯泡的电流：I_额=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}-3.8V}{{R}_{0}}$，
则小灯泡额定功率：P_额=U_额I_额=3.8V×$\frac{{U}_{1}-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（{U}_{1}-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）1.52；（4）①1；3.8；②2；③$\frac{3.8V×（{U}_{1}-3.8V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了实验原理、电路图的画法、电表读数、求灯泡功率、实验设计等，要注意电路图和实物电路图的连接要一一对应；
最后一问的实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．