Question

3．在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，已連接的部分電路如圖甲所示，圖中電源電壓恒定，小燈泡上只能看到“3.8V”字樣．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)物電路連接完整．
（2）正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，開關(guān)閉合后，當(dāng)變阻器滑片滑到圖示位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為3.5V．接著應(yīng)將滑片向右滑動(dòng)，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示．則燈泡的額定功率為1.52W．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)某小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)電流表損壞，他們想設(shè)計(jì)一個(gè)不用電流表測(cè)定該小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)．于是向老師要了一個(gè)阻值已知的定值電阻R₀和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（符號(hào)為：），并借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)圖丙實(shí)驗(yàn)電路圖順利完成了實(shí)驗(yàn)．其步驟：
a、根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₂接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V；
b、保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U；
c、寫出燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．（用已知量和測(cè)量量表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端；變阻器接線柱要一上一下，與燈串聯(lián)；
（2）根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng) 的方向；認(rèn)清電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（3）實(shí)驗(yàn)器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)設(shè)計(jì)電路，即燈泡與定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)組成電路，利用電壓表分別測(cè)出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓，然后測(cè)出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，利用P=UI表示出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）小燈泡上只能看到“3.8V”字樣，即燈的額定電壓為3.8V，所以電壓表應(yīng)選用大量程，變阻器接線柱要一上一下，與燈串聯(lián)，如下圖所示；

（2）電壓表的示數(shù)為3.5V小于燈的額定電壓，所以應(yīng)增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以，應(yīng)將滑片向右移動(dòng)，直至燈泡兩端電壓為額定電壓；
電流表的小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，燈的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52A；
（3）實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈泡正常發(fā)光，再間接測(cè)出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯(lián)，可以求出通過燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率
實(shí)驗(yàn)步驟：a、閉合開關(guān)S₁，S₂接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為U₁=3.8V；
b、保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知，定值電阻R₀兩端的電壓：U₀=U-U₁=U-3.8V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流特點(diǎn)可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：
I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
則小燈泡額定功率：P=U_額I=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如圖；（2）右；1.52；（3）$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡的額定功率，考查電路的連接、常見故障的分析、操作過程、功率的計(jì)算，影響電阻大小的因素等知識(shí)，是中考的熱點(diǎn)問題．