Question

4．如图1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，开关不能处于连接状态．
（2）当电压表示数为3.8v时，电流表的示数如图1乙所示，由此可得，小灯泡的额定功率为1.14W．
（3）在实验中，小明想到这个电路图基本和探究欧姆定律中电流与电压关系的电路图一样，决定用这些器材继续做探究电流与电压关系的实验，你觉得可以吗？为什么不可以，灯泡电阻随随温度变化而变化．
（4）小强的电流表损坏了，老师告诉他己经没有电流表可换，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，小强重新设计了如图2的电路，在不改变该电路连接的情况下，也能正确测出小灯泡的额定功率．
他正确连接电路后，接下来的实验步骤是：
①闭合开关S、S₁，断开S₂，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V，
②保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S 和S₂，记下电压表的示数为U₂；
③计算得出小灯泡的额定功率P=$\frac{3.8V×（{U}_{2}-3.8V）}{R}$．

Answer 1

分析 （1）为保证电路安全，连接电路时应断开开关；
（2）电流表读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．知道灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率；
（3）可从温度对灯泡电阻的影响分析原因；
（4）要测量小灯泡的电阻，需测量出小灯泡的电压和电流，由图知，根据定值电阻两端的电压和电阻能计算出电路中的电流，通过开关的变化测出灯泡两端的电压，得出小灯泡的电功率的表达式．

解答 解：（1）在连接电路的过程中开关应该处于断开状态，不能连接；
（2）电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.3A，P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（3）灯泡电压与电流变化时，灯泡实际功率发生变化，灯泡温度发生变化，灯泡电阻随温度变化而变化，所以灯泡电流与电压不成正比，因此不能用这些器材继续做探究电流与电压关系的实验；
（4）小强设计的电路中无电流表，需测量出定值电阻两端电压，利用欧姆定律计算，并使灯泡两端电压为其额定电压；
连好电路后，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；
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=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$；
所以P=3.8V×I=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$．
故答案为：（1）连接；
（2）1.14；
（3）不可以，灯泡电阻随随温度变化而变化；
（4）闭合开关S、S₁，断开S₂，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8V．

点评 此题是测量小灯泡的额定功率实验，主要考查了在没有电流表时测量电功率的方法，需掌握要测功率必须测出或计算出灯泡中电流和两端电压．