Question

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的额定功率，图19（甲）为他所连的实验电路．
（1）在连接电路的过程中，开关应该处于______状态；小明所连接的实验电路有两处错误，请帮他指出来（不必改正）：______；______．
（2）改正错误后，小明按照正确的步骤进行实验，可是闭合开关后却发现小灯泡不发光，电流表的示数为0A，而电压表的示数为6V．小明认为是小灯泡的灯丝断了，于是他取下小灯泡，用图乙的装置进行检查，请在图（乙）中只添加一根导线，就能判断出是否真的是小灯泡的灯丝断了．
（3）经过检查，小灯泡是完好的，那么发生上述故障的原因可能是______．
（4）故障排除后，小明继续实验，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图（丙）所示．则该小灯泡的额定电流为______A，额定功率为______W（结果保留两位有效数字）．
（5）若实验时没有电流表，但有一个阻值已知的定值电阻R₀，也能测量出该小灯泡的额定功率．请画出实验电路图，并写出简要的实验步骤．

Answer 1

解：（1）在连接电路的过程中，开关应该处于断开状态，由电路图可知，电路错误是：滑动变阻器同接上侧两个接线柱；电流表与电压表的正负接线柱都接反了．
（2）小灯泡与干电池构成闭合回路，电路图如图一所示．
（3）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压说明灯泡所处位置断路，检查灯泡没有断路，故障原因是：灯泡与灯座之间接触不良．
（4）电流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，小灯泡额定电流，即：电流表表示数I=0.3A，灯泡额定电压U=3.8V，灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（5）用电压表测出定值电阻电压，由欧姆定律求出电路电流，根据功率公式求功率．实验电路图如图二所示，实验步骤如下：
①按照如图所示的电路连接好各元件，先要让电压表与电灯并联；
②调节滑片，使变阻器接入电路的阻值最大，然后闭合开关；
③再调节滑片，使电压表的示数为3.8V；
④保持滑片的位置不变，再把电压表改 与R₀并联，并测出此时R₀两端 的电压U₀；
⑤利用公式P=3.8×来算出灯泡的额定功率．
故答案为：（1）断开；滑动变阻器同接上侧两个接线柱；电流表与电压表的正负接线柱都接反了．（2）电路图如图一所示．（3）灯泡与灯座之间接触不良．
（4）0.3；1.14．
（5）电路图如图二所示．
实验步骤：
①按照如图所示的电路连接好各元件，先要让电压表与电灯并联；
②调节滑片，使变阻器接入电路的阻值最大，然后闭合开关；
③再调节滑片，使电压表的示数为3.8V；
④保持滑片的位置不变，再把电压表改 与R₀并联，并测出此时R₀两端 的电压U₀；
⑤利用公式P=3.8×来算出灯泡的额定功率．

分析：（1）为了电路安全，连接电路时，开关应断开；滑动变阻器不能同时解上侧两个接线柱或下侧两个接线柱，电流应从电流表正接线柱流入，负接线柱流出，电压表正接线柱电压高，负接线柱电压低．
（2）把电源负极解灯泡金属外壳，构成闭合回路．
（3）灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压，检查灯泡完好，故障是灯泡与底座接触不良．
（4）确定电流表的量程、最小分度值，根据图示电流表读出电流值I，已知额定电压U，由P=UI可求出灯泡的额定功率．
（5）先用电压表测出灯泡电压，让灯泡电压为灯泡额定电压，保持电路不变，然后再用电压表测出定值电阻两端的电压，由欧姆定律求出电路电流，根据P=UI求出功率．
点评：本题考查了：实验注意事项、电路故障分析、电流表的读数、电功率的计算、实验设计，考查知识点多，是一道电学综合题；设计实验对初中生来说难度较大；解题时应注意以下几点：①连接电路时，为保证电路安全，开关应断开；滑动变阻器接入电路的阻值应为最大．②对电流表读数时，首先确定电流表的量程、最小分度值，然后根据图示读数．
③滑动变阻器不能同时接上侧两个接线柱，电流由电流表的正接线柱流入，负接线柱流出．