Question

17．在“測定小燈泡的額定功率”實驗中，小明同學用一個電壓表、一個電流表、一個開關、電壓 大于5V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和一個標有“20Ω 1.5A”的滑動變阻器，設計的電路如圖甲所示．

（1）如果小燈泡的額定功率小于2W，電流表的量程應選0～0.6AA．
（2）電路接好后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大．電路連接無誤，接下來應進行的操作是D，C（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號）．
 A．更換電池或小燈泡 B．檢查電路是否短路 C．移動滑動變阻器滑片至最大值位置 D．斷開電路開關
（3）在實驗中，若電壓表示數(shù)為2V，則燈泡的實際功率＜額定功率（填“＞”、“＜”“=”）；在此基礎上，為了能測出燈泡的額定功率，必須將滑片向左（填“左”或“右”），當電壓表的示數(shù)為3.8V時小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)為0.4A，則燈泡的額定功率為1.52W．
（4）完成上述實驗后，小明還想測量一段電爐絲的電阻R_x，可是在連接電路時，發(fā)現(xiàn)電流表和滑動變阻器都已損壞．于是小明找到了一個定值電阻R，重新設計并連接了如圖乙所示的電路．
請把下列實驗步驟補充完整：
步驟1：只閉合開關S₁，記下電壓表的示數(shù)為U₁；
步驟2：同時閉合S₁、S₂，讀出電壓表示數(shù)U₂．
電阻表達式（用物理量的符號表示）：R_x=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）由功率公式變形后計算電路中的電流值，再確定選擇的量程．
（2）燈泡發(fā)光特別亮，電壓表與電流表示數(shù)較大，說明電路電阻較小，可能是滑動變阻器接入電路的阻值較小造成的，應斷開開關，把滑動變阻器滑片移到最大阻值處；
（3）由 P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當實際電壓小于額定電壓時，實際功率小于額定功率；燈泡電壓小于額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應移動滑動變阻器滑片使滑動變阻器接入電路的阻值減小，使燈泡電壓變大，根據(jù)滑動變阻器的接法判斷滑片的移動方向；當燈泡電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；由電功率公式P=UI可以求出燈泡電功率．
（4）沒有電流表，找出R_X的電流是關鍵，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等，得到R的電流即R_X的電流；閉合S₁測R_X電壓，再閉合S₂測電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，得出R電壓，根據(jù)歐姆定律，計算R的電流．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流不大于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.53A＜0.6A，因此電流表選擇0～0.6A；
（2）閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說明電路電阻太小，可能是滑動變阻器接入電路的阻值太小，可先閉合開關，移動滑動變阻器滑片至滑動變阻器阻值最大位置處，因此，接下來正確的實驗操作是D、C；
（3）當用電器的實際電壓為2V，小于額定電壓3.8V時，實際功率小于額定功率．由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，燈泡兩端的電壓變大，當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時，燈泡正常發(fā)光，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）分析電路圖可知：R與R_X串聯(lián)，只閉合S₁，測R_X電壓U₁；再閉合開關S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂，即電源電壓．
由I_X=I得：
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{X}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，
所以R_X=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
故答案為：（1）0～0.6A（或 0.6A）；（2）D；C；（3）＜；左；  3.8；    1.52；（4）同時閉合S₁、S₂，讀出電壓表示數(shù)U₂；$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

點評 本題考查了選擇電流表量程、連接電路圖、實驗操作、滑動變阻器的調節(jié)、求燈泡功率等問題，是實驗的�？紗栴}，一定要掌握；要根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電路電流選擇電流表量程；連接電路圖時，注意電流表量程的選擇、滑動變阻器的接法．