Question

6．如图甲是测量标有“3.8V”字样的小灯泡额定功率的电路图．

（1）连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应移到最左端；
（2）闭合开关后，发现电压表示数很大，电流表示数几乎为零，移动滑片，示数均不变，可以判断故障原因是灯泡L断路；
（3）排除故障后，当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，由此可得，小灯泡的额定功率为1.14W；
（4）在实验中，若把电流表与电压表的位置互换，闭合开关后造成D （选填选项前的字母）；
A．电流表被烧坏          B．电压表被烧坏
C．小灯泡被烧坏          D．小灯泡不亮
（5）小强的电流表损坏了，已经没有电流表可换，老师给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，请你重新设计一个电路，正确测出小灯泡的额定功率．
①在如图丙的方框内画出设计的电路图
②写出实验的简要步骤：a、根据电路图连接电路，
b、可先闭合开关S、S₁，断开S₂，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V；
c、保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U₂
③得出小灯泡的额定功率的表达式为P=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．

Answer 1

分析 （1）在连接电路时，为防止电路中电流过大，开关应断开，滑动变阻器的滑片应滑到电阻最大位置；
（2）小灯泡均不能发光，电流表示数几乎为零，则电路断路，电压表的指针却明显偏转，则与电压表并联的电路断路；
（3）根据电流表的量程和分度值，读出示数；根据P=UI求出小灯泡的额定功率；
（4）电流表的电阻很小，电压表的电阻很大，小明把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，据此作出分析和解答．
（5）没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于2.5V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）在连接电路时，为防止电路中电流过大，开关应断开，滑动变阻器的滑片应滑到电阻最大位置，即最左端位置；
（2）闭合开关后，发现电压表示数很大，电流表示数几乎为零，则与电压表并联的灯泡L断路；
（3）图乙中电流表使用的是0.6A量程，分度值为0.02A，示数为I=0.3A，小灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）小明把电流表与电压表的位置互换，电压表和灯泡、滑动变阻器串联，电流表和小灯泡并联，电流表的电阻很小，把小灯泡短路，所以小灯泡不亮；电压表的电阻很大，通过的电流很小，电流表几乎没有示数，不会被烧坏；电流表和滑动变阻器的电阻相对于电压表的电阻来说可以忽略不计，相当于电压表并联在电源两端，测量电源电压，所以电压表有示数．故选D．
（5）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：

②实验步骤：a、根据电路图连接电路，
b、可先闭合开关S、S₁，断开S₂，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V；
c、保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U₂
则定值电阻两端的电压U=U₁-U₂；所以I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$；
③得出小灯泡的额定功率的表达式为P=3.8V×I=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．
故答案为：（1）断开；左；（2）灯泡L断路；（3）1.14；（4）D；
（5）①电路图见上图；
②步骤：
a、根据电路图连接电路，
b、可先闭合开关S、S₁，断开S₂，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V；
c、保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U₂
③3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．

点评 此题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了连接电路过程中需注意的问题，电流表的读数及功率的计算，同时考查了在没有电流表时测量电功率的方法．