Question

3．現(xiàn)要測量L₁和L₂兩個(gè)小燈泡的額定功率，L₁和L₂的額定電壓分別為3.8V和2.5V、阻值均約為10Ω．所提供的器材有：電源（電壓約為6V）、電流表、電壓表和開關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（“10Ω　2A”、“50Ω　1A”）兩個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）用如圖甲所示的電路測量燈泡L₁的額定功率，所用滑動(dòng)變阻器是“10Ω  2A”，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最右端（左/右）；實(shí)驗(yàn)中，由于某種原因，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)變?yōu)榱�，而電流表的示�?shù)增大了，則電路可能出現(xiàn)的故障是燈泡短路．
（3）排除故障并完成L₁額定功率的測量后，為了測量燈L₂的額定功率，只將圖乙中的L₁換成L₂．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)L₂發(fā)光過亮，不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．為了完成燈L₂額定功率的測量，并使測量結(jié)果能更準(zhǔn)確一些，在測量L₂額定功率之前應(yīng)該進(jìn)行的操作是：斷開開關(guān)，把（10Ω2A）的變阻器換成（50Ω1A）的變阻器，把電壓表“15V”接線柱改接“3V”．．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，畫出了通過L₂的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系曲線，如圖丙所示，則燈泡L₂的額定功率是0.625W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表的量程，電流表、電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，注意滑動(dòng)變阻器的接法；
（2）為保證電路安全，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值，根據(jù)滑動(dòng)變阻器在電路中的連接情況，確定滑片的位置；電壓表示數(shù)為零，可能是電壓表斷路或短路或與電壓表并聯(lián)的燈泡短路或電壓表并聯(lián)之外電路斷路；電流表示數(shù)增大，說明電路不存在斷路，且電路電阻變小，可能是燈泡短路；
（3）根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路特點(diǎn)計(jì)算L₂正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，然后確定電流表和滑動(dòng)變阻器是否需要改動(dòng)，同時(shí)根據(jù)兩燈泡的額定電壓確定電壓表的量程的選擇；
（4）根據(jù)I-U圖象找出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡的功率；

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流經(jīng)為I=$\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，則電流表選0.6A量程，
電流表、電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電路圖如下圖所示；

（2）由電路圖知：閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最右端；
經(jīng)分析實(shí)驗(yàn)中，由于某種原因，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)變?yōu)榱�，而電流表的示�?shù)增大了，則電路可能出現(xiàn)的故障是燈泡短路；
（3）測L₂的額定功率時(shí)，電路中的電流約為：I₂=$\frac{{U}_{額2}}{{R}_{2}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：R_滑′=R_總-R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$-R₂=$\frac{6V}{0.25A}$-10Ω=14Ω，而所用滑動(dòng)變阻器是“10Ω 2A”，所以滑動(dòng)變阻器的最大值過小，
為了完成燈L₂額定功率的測量，并使測量結(jié)果能更準(zhǔn)確一些，在測量L₂額定功率之前應(yīng)該進(jìn)行的操作是先斷開開關(guān)，把“10Ω 2A”的變阻器換成“50Ω 1A”的變阻器；
因?yàn)長₂的額定電壓為2.5V，所以應(yīng)把電壓表“15V”接線柱改接“3V”．
（4）由圖丙I-U圖象可知，燈泡L₂的額定電壓U=2.5V所對(duì)應(yīng)的電流I=0.25A，則燈泡的額定功率
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）右；燈泡短路．
（3）斷開開關(guān)，把（10Ω　2A）的變阻器換成（50Ω　1A）的變阻器，把電壓表“15V”接線柱改接“3V”；
（4）0.625．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析、求燈泡的額定功率及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力，綜合性強(qiáng)，難度大，屬于壓軸題．