Question

17．在测“3.8V”小灯泡电功率实验中．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲实物电路连接完整．
（2）电路正确连接后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，当灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，其示数为0.3A，小灯泡的额定功率为1.14W．
（4）小明同学在只有一个电流表和一个阻值已知的电阻R的情况下，采用图丙所示的电路测出了小灯泡的额定功率，他的操作步骤是：a，按图连接好电路，闭合干路开关，再闭合S₁，调节滑动变阻器，使电流表的读数为I₁=$\frac{3.8V}{R}$，b，断开S₁，闭合S₂，读出电流表读数I₂，灯泡的额定功率是P_额=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{R}$）．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压为3.8V确定电压表选用的量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中；
（2）若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；
（3）由图乙电流表量程确定分度值，根据P=UI求小灯泡的额定功率；
（4）要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R应起到电压表的测量作用，故将R与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为I₁=$\frac{3.8V}{R}$时，由并联电路电压的规律，灯的电压为3.8V，灯正常发光；
保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P=UI写出灯的额定功率的表达式．

解答 解：（1）灯的额定电压为3.8V，电压表选用大量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：

（2）经分析，电路正确连接后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，当灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表分度值为0.02A，其示数为0.3A，小灯泡的额定功率为：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（4）如图丙所示，他的操作步骤是：
a，按图连接好电路，闭合干路开关，再闭合S₁，调节滑动变阻器，使电流表的读数为I₁=$\frac{3.8V}{R}$；
b，断开S₁，闭合S₂，读出电流表读数I₂，
此时灯与R并联，电流表测电路的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流：
I_L=I₂-$\frac{3.8V}{R}$；，灯泡的额定功率是：
P_额=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{R}$）．
故答案为：（1）如上所示：
（2）灯泡断路；
（3）0.3；1.14；
（4）a、$\frac{3.8V}{R}$；b、3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{R}$）．

点评 本题测“3.8V”小灯泡电功率，考查电路的连接、故障的分析、电流表读数、额定功率的计算及设计实验方案测额定功率的能力．难度较大．