Question

1．小明在拆装手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“3.8V”的字样，但上面的电流值已经模糊不清，他想通过实验测量该灯泡正常发光时的电功率，图甲为他所连的实验电路．
（1）经检查发现电路接线有错误，小雨只做了一处改动就闭合开关进行实验．请在他接错的导线上打上“×”，并改正．
（2）排除故障后继续实验时，小雨移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V、电流表的示数为0.3A时，正常发光时的功率为1.14W．
（3）在此实验的基础上，老师又出示了电阻R_x（大约1000Ω），问：能否用上述器材测量该电阻的阻值？同学们经过分析，发现不可行，原因是：R_X电阻的阻值太大，电流太小，电流表无法精确测量出电流大小．
（4）小华同学在测量小灯泡的额定功率时，发现电流表损坏，却多了一个滑动变阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他设计如图乙所示的电路，测出了额定电压为U₀=3.8V的灯泡的额定功率，请补全下列步骤：
①闭合开关，先调节滑动变阻器R₀的滑片到最左端，再调节滑片直到电压表示数为3.8V（或U₀）时为止；
②接着将R₀ 的滑片P移到最右端，读出此时电压表的示数为 U；
③小灯泡的额定功率表达式：P=U₀×$\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{0}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，将变阻器的最大电阻连入电路中；
（2）利用公式P=UI计算灯泡的额定功率；
（3）在电源电压一定时，通过导体的电流随导体电阻的增大而减小，如果电路电流太小，电流表无法测量或测量误差太大，据此分析能否测待测电阻阻值；
（4）由电路图可知，R₀的滑片位于左端时，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器R使电压表的示数为3.8V，然后保持R接入电路中的电阻不变，调节R₀的滑片使其接入电路中的电阻最大，电压表测灯泡和R₀两端的电压之和，根据串联电路的电压特点求出R₀两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）为保护电路，将变阻器的最大电阻接入电路中，选择接线柱；如下图．

（2）当电压表的示数为3.8V、电流表的示数为0.3A时，正常发光时的功率：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（3）电流与电阻成反比，电阻越大，电流越小，由于电阻R_X阻值太大，接入电路后，电路电流太小，无法测出电流；
（4）实验步骤：
①闭合开关，先调节滑动变阻器R₀的滑片到最左端，再调节滑片，直到电压表示数为3.8V（或U₀）时为止；
②接着调节变阻器R₀的滑片到最右端，读出这时电压表的示数为U；
③因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₀两端的电压U_R0=U-U₀，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}=\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{0}}$，小灯光的额定功率P=U₀I=U₀×$\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{0}}$．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）1.14；
（3）R_X电阻的阻值太大，电流太小，电流表无法精确测量出电流大小；
（4）①电压表示数为3.8V（或U₀）；  ②将R₀ 的滑片P移到最右端；③U₀×$\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{0}}$．．

点评 本题测灯的功率，考查了电路连接、灯泡额定功率的计算、电流表的使用、及设计实验方案的能力实，涉及到的知识点较多，综合性较强，有一定难度．