Question

8．小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验室给他提供的器材有：蓄电池（6V），电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V），滑动变阻器（0～20Ω、1.5A），额定电压为3.8V的小灯泡 （正常发光时的电阻约为10Ω）、开关各一个，导线若干．

（1）小明连接的实物电路如图1所示，请你继续把电路补充完整．
（2）闭合开关前，应把滑动变阻器滑片调到D（C/D）端．
（3）闭合开关后，小明发现灯泡不发光，电流表示数为零，电压表示数为6V，产生此故障的原因可能是下列情况中的B．（填写序号）
A．小灯泡短路
B．小灯泡的灯丝断了
C．电压表的正、负接线柱反接
D．变阻器滑片放在最小阻值处
（4）排除故障后，调节滑动变阻器，测得表所示的三组数据，则小灯泡的额定功率为1.444W．

实验序号	①	②	③
电压U/V	2.5	3.0	3.8
电流I/A	0.30	0.33	0.38

（5）小聪在实验的过程中发现实验室使用的电压表已经损坏了，于是他向老师要了一个已知阻值R₀的电阻、一个开关、一个单刀双掷开关、滑动变阻器、导线若干、电源（电源电压未知，且大于灯泡的额定电压）．设计了只用电流表测出此灯泡的额定功率，请你帮他设计出电路图（电路只连接一次），写出实验步骤和表达式．
步骤：照图连接好电路；闭合开关S、S₁与a相连，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂，为干路电流
表达式：3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

Answer 1

分析 （1）灯泡、电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端，注意电表量程的选择；
（2）滑动变阻器应把滑片滑倒电阻最大位置；
（3）电流表无示数，电路断路；灯泡不亮，灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电压表有示数，电压表与电源两极相连，电压表并联之外电路无断路；综合分析知：灯泡断路．
（4）由表中数据读出额定电压U对应的电流I，由P=UI求出功率；
（5）测出定值电阻中的电流，求出定值电阻两端的电压，根据并联电路的电压知识得知灯泡两端的电压，测出干路电流，根据并联电路的特点得出灯泡的电流，从而根据P=UI得出灯泡的功率．

解答 解：（1）灯泡、电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端，灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表选用0～15V量程，灯泡正常发光时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以电流表选用0～0.6A量程即可，实物图如下：

（2）闭合开关前，应把滑动变阻器滑片调到电阻最大位置，即D端；
（3）移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表示数为6V，等于电源电压，电流表示数为零，则故障的原因可能是小灯泡断路，故选B；
（4）由表中数据知：灯的额定电压U=3.8V，对应的电流I=0.38A，灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.38A=1.444W；
（5）没有电压表，可以让定值电阻和小灯泡并联，当定值电阻两端的电压等于其额定电压时，灯泡会正常发光，
电路图如下：

实验步骤：
①照图连接好电路；
②闭合开关S、S₁与a相连，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
③保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂，为干路电流；
表达式：
小灯泡的额定电流为I=I₂-I₁，然后可求得灯泡的额定功率P=UI=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

故答案为：（1）如上图；（2）D；（3）B；（4）1.444；
（5）电路图如上图；
照图连接好电路；
闭合开关S、S₁与a相连，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂，为干路电流；
3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$）．

点评 本题考查测电功率实验时电表量程的选择、实物电路的连接、额定功率的计算、电路故障分析等；要注意只有当灯泡两端的实际电压等于其额定电压时，灯泡才会正常发光，额定功率等于其实际功率．