Question

1．在测量小灯泡电功率的实验中，提供的器材有：电源、标有“3.8V”的小灯泡、滑动变阻器R、电阻箱R₀、电流表、电压表、开关及导线若干．

   （1）小虎按图甲电路图连接电路，闭合开关，灯泡不亮，此时电压表示数为0.1V，电流表示数为0.04A，灯泡不亮的原因是实际功率太小；移动变阻器滑片P，发现两表示数均不变，则电路连接存在的问题是滑动变阻器的下面两接线柱接入电路了．
   （2）实验中，电流表出了故障，同组的小明设计了图乙所示的电路．
①根据图乙电路，在图丙中用笔画线代替导线将实物图连接完整．
②正确连接电路后，将电阻箱阻值调到最大值．
③闭合开关S₁，将开关S₂拨至“2”位置，当电阻箱的旋钮调到图丁位置时，灯泡恰好正常发光，则电阻箱接入电路的阻值R₀=14Ω．
④再将开关S₂拨至“1”位置，此时电压表示数为8V，则灯泡额定功率P_L=1.14W．
（3）进一步分析实验数据，可判断小灯泡接入电路前，灯丝阻值的可能范围是0＜R_L＜2.5Ω．

Answer 1

分析 （1）灯泡的亮度是由其实际功率决定的，由分析灯泡不亮的原因；电表示数不变，说明电路中电阻没变，由此分析连接中的问题；
（2）①根据电路图连接实物电路图，注意单刀双掷开关的中间位置接电压表的接线柱；
③根据图丁读出电阻箱接入电路的阻值；
④根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光的电流，由P=UI计算灯泡的额定功率；
（3）由（1）中数据计算灯泡电阻，根据灯泡电阻受温度影响分析灯泡接入电路前的阻值情况．

解答 解：（1）由图甲知，电压表测灯泡两端电压，电流表测通过灯泡的电流，电压表示数为0.1V，电流表示数为0.04A，此时灯泡实际功率：P_实=U_实I_实=0.1V×0.04A=0.004W，由于灯泡实际功率太小，所以灯泡不亮；
移动变阻器滑片P，发现两表示数均不变，说明电路中电阻没有发生改变，可能是滑动变阻器的下面两接线柱接入电路了；
（2）①根据电路图，单刀双掷开关的中间触点接电压表15V接线柱，左侧静触点接电阻箱的右接线柱，如图所示：
；
③闭合开关S₁，将开关S₂拨至“2”位置，电压表测灯泡两端电压，
由图丁可知，灯泡恰好正常发光，则电阻箱接入电路的阻值R₀=0×100Ω+1×10Ω+4×1Ω+0×1Ω=14Ω；
④再将开关S₂拨至“1”位置，电压表测总电压，此时电压表示数为8V，
所以变阻箱两端电压：U₀=U-U_额=8V-3.8V=4.2V，
此时电路中电流：I=I_L=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{4.2V}{14Ω}$=0.3A，
则灯泡额定功率：P_L=U_额I_L=3.8V×0.3A=1.14W；
（3）由（1）中数据和欧姆定律可知，灯泡电阻：R_L=$\frac{{U}_{L}′}{{I}_{L}′}$=$\frac{0.1V}{0.04A}$=2.5Ω，
因为灯泡电阻随温度升高而增大，所以（1）中情况下灯泡电阻大于其未接入电路时的电阻，即小灯泡接入电路前，灯丝阻值范围为0＜R_L＜2.5Ω．
故答案为：（1）实际功率太小；  滑动变阻器的下面两接线柱接入电路了；  
（2）①见上图；③14；④1.14；
（3）0＜R_L＜2.5Ω．

点评 本题是测灯泡额定功率的实验，考查了电路故障、实物连接、电阻箱读数、串联电路特点和欧姆定律应用、功率的计算以及灯泡电阻与温度关系等，综合性强．