Question

7．在“测量额定电压为3.8V的小灯泡电功率”的实验中，小红设计了如图甲所示的实验电路图，并连接了部分实物图，如图乙所示．

（1）请帮助小红将实物电路连接完整．
（2）正确连接完实物电路后，小红开关试触时，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数．请分析电路出现故障的可能原因：小灯泡断路．
（3）故障排除后，小红调节滑动变阻器，使电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为1.14W．
（4）实验时小红发现电流表损坏，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．假如由你来做实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案．
①在虚线框中画出实验电路图；
②在实验探究过程中，滑动变阻器可以改变电路中的电流，但在移动滑片时一定要注意滑动变阻器接入电路的阻值不可过小．

Answer 1

分析 （1）补充实物图连接时注意电压表的量程选择和滑动变阻器的连接；
（2）小灯泡不亮，常见的原因有两个：一是小灯泡短路，此时现象：电流表有示数，电压表无示数；二小灯泡断路，此时现象：电流表无示数，电压表有示数（测量电源电压）；
（3）故障排除后，小红调节滑动变阻器，使电压表的示数为额定电压，小灯泡正常发光；由图丙读出电流表示数，利用P=UI求灯泡的额定功率；
（4）没有电流表的情况下，利用定值电阻与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于3.8V，然后测出电源电压，可得定值电阻两端的电压，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）测额定电压为3.8V的灯泡的额定功率，电压表需要用大量程0～15V，滑动变阻器要一上一下连入电路，如图所示：

（2）小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，说明小灯泡发生了断路，此时电压表测量电源电压；
（3）故障排除后，小红调节滑动变阻器，使电压表的示数为额定电压3.8V时，小灯泡正常发光；
由图可知，电流表使用的是0～0.6A量程，分度值为0.02A，由丙图可知电流表示数为0.3A；
灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）实验需要测出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，可以把灯泡与定值电阻串联，测出定值电阻两端电压，由欧姆定律求出通过定值电阻的电流，由于灯泡与定值电阻串联，可以求出通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率，实验电路图如图所示：
；
实验步骤：①根据电路图连接电路，闭合开关S₁、S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为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U．
在实验探究过程中，滑动变阻器可以改变电路中的电流，为了保护电路，在移动滑片时一定要注意滑动变阻器接入电路的阻值不可过小．
故答案为：
（1）如图所示；（2）小灯泡断路；（3）3.8；0.3；1.14；（4）如上图所示；滑动变阻器接入电路的阻值不可过小．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验故障分析、实验操作、电表读数、求灯泡功率、实验设计等；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直；最后一问：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．