Question

19．如圖甲是測量標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡額定功率的電路圖．

（1）當(dāng)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，是0.3A，由此可得，小燈泡的額定功率為1.14W．
（2）實驗中，若小明閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，產(chǎn)生這種障礙可能原因是小燈泡處斷路．
（3）小強的電流表損壞了，老師告訴他已經(jīng)沒有電流表可換，而給了他一個已知阻值為R的定值電阻和若干個開關(guān)，小強重新設(shè)計了如圖丙所示的電路，在不改變該電路連接的情況下，也能正確測出小燈泡的額定功率．
正確連接電路后，接下來的實驗步驟是：
①閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為3.8V．
②保持滑片位置不動，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂、S，記下電壓表的示數(shù)為U₂；
③小燈泡額定功率的表達(dá)式P=$\frac{{3.8V×（U}_{2}-3.8V）}{R}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計算出電功率的數(shù)值；
（2）電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（3）要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓，并根據(jù)定值電阻兩端的電壓和電阻計算出電路中的電流，從而根據(jù)P=UI得出小燈泡的電功率的表達(dá)式．

解答 解：（1）由乙圖知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為0.3A；
此時電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓3.8V，則小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=3.8V×0.3A=1.14W；
（2）閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)燈不亮，電流表無示數(shù)，說明電路某處斷路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的電路斷路，即小燈泡處斷路；
（3）要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓，連好電路后，可先閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，此時電壓表測量燈泡兩端的電壓，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)U₁等于小燈泡的額定電壓3.8V；
保持滑片位置不動，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S、S₂，此時電壓表測量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₂；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知，定值電阻兩端的電壓U=U₂-U₁=U₂-3.8V，此時電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$；
此時小燈泡兩端電壓U₁等于額定電壓3.8V，則小燈泡的額定功率P=U₁I=3.8V×$\frac{{U}_{2}-3.8V}{R}$=$\frac{{3.8V×（U}_{2}-3.8V）}{R}$．
故答案為：（1）0.3；1.14；（2）小燈泡處斷路；
（3）閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為3.8V；$\frac{{3.8V×（U}_{2}-3.8V）}{R}$．

點評 此題考查了小燈泡的額定功率的測量實驗，涉及到電流表的讀數(shù)、電功率的計算、電路故障的分析、以及缺少電流表時測量電功率的方法，本題的難點是缺少電流表時電功率的測量的實驗設(shè)計，掌握測量電功率的實驗原理和串聯(lián)電路的特點是解題的關(guān)鍵．