Question

（10分）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图a所示．图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“3.8V”字样．
（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整．

（2）正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数．其故障原因可能是：                          
（3）故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为3.0V.接着应将滑片向   滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示．则灯泡的额定功率为           W.
（4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验．于是向老师要了一个阻值为R₀的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关（符号为：），借助原有的实验器材，顺利完成了实验．假如由你来做该实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案．
①在虚线框内画出实验电路图．

②简述实验步骤：                                                                         
                                                                   。
（用相应的字母表示测出的物理量）
③写出灯泡额定功率的表达式P_额=          （用已知量和测量量表示）。

Answer 1

（1）如图所示

（2）灯泡处断路（或灯泡的灯丝断路、灯泡与底座接触不良等）
（3）右 1.52
（4）①如图所示

②a.按图连接电路，闭合S₁，S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V。
b.保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₂接2，读出电压表示数为U。
③

试题分析：（1）小灯泡的额定电压是3.8V，所以电压表应该选择0~15V的量程，电压表应该与小灯泡并联。滑动变阻器应选择一上一下两个接线柱接入电路。连接电路如图：

（2）电压表有示数，说明除了与电压表并联的部分外，都是通路。灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中某处断路，只可能是灯泡断路。
（3）小灯泡两端的电压为3V，小于额定电压3.8V，要使小灯泡两端的电压增大，要减小滑动变阻器接入电路的阻值，所以滑片应当向右移。当小灯泡两端的电压为额定电压，电流表的示数是0.4A，灯泡的额定功率。
（4）①没有电流表，电压表和定值电阻的组合能起到电流表的作用。先将灯泡、定值电阻、滑动变阻器串联，电压表先与灯泡并联，通过调节滑动变阻器，观察电压表的示数，使小灯泡能够正常发光，然后再测出定值电阻两端的电压，就能算出电路中的电流，进而算出小灯泡的额定功率。设计电路如图：

②实验步骤：a.按图连接电路，闭合S₁，S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V。
b.保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₂接2，读出电压表示数为U。
③保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₂接2，电压表示数为U，
定值电阻两端的电压，电路中的电流，
小灯泡的额定功率。