Question

7．在“測量額定電壓為3.8V的小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小紅設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，并連接了部分實(shí)物圖，如圖乙所示．

（1）請(qǐng)幫助小紅將實(shí)物電路連接完整．
（2）正確連接完實(shí)物電路后，小紅開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．請(qǐng)分析電路出現(xiàn)故障的可能原因：小燈泡斷路．
（3）故障排除后，小紅調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的示數(shù)為0.3A，則小燈泡的額定功率為1.14W．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)小紅發(fā)現(xiàn)電流表損壞，想設(shè)計(jì)一個(gè)不用電流表測定該小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，于是向老師要了一個(gè)R₀的定值電阻（阻值適當(dāng)）和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（符號(hào)為： ），借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，順利完成了實(shí)驗(yàn)．假如由你來做實(shí)驗(yàn)，要求電路只連接一次，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．
①在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；
②在實(shí)驗(yàn)探究過程中，滑動(dòng)變阻器可以改變電路中的電流，但在移動(dòng)滑片時(shí)一定要注意滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不可過小．

Answer 1

分析 （1）補(bǔ)充實(shí)物圖連接時(shí)注意電壓表的量程選擇和滑動(dòng)變阻器的連接；
（2）小燈泡不亮，常見的原因有兩個(gè)：一是小燈泡短路，此時(shí)現(xiàn)象：電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)；二小燈泡斷路，此時(shí)現(xiàn)象：電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)（測量電源電壓）；
（3）故障排除后，小紅調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為額定電壓，小燈泡正常發(fā)光；由圖丙讀出電流表示數(shù)，利用P=UI求燈泡的額定功率；
（4）沒有電流表的情況下，利用定值電阻與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于3.8V，然后測出電源電壓，可得定值電阻兩端的電壓，求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定電功率．

解答 解：
（1）測額定電壓為3.8V的燈泡的額定功率，電壓表需要用大量程0～15V，滑動(dòng)變阻器要一上一下連入電路，如圖所示：

（2）小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，說明小燈泡發(fā)生了斷路，此時(shí)電壓表測量電源電壓；
（3）故障排除后，小紅調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為額定電壓3.8V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；
由圖可知，電流表使用的是0～0.6A量程，分度值為0.02A，由丙圖可知電流表示數(shù)為0.3A；
燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
（4）實(shí)驗(yàn)需要測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)，測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)電路圖如圖所示：
；
實(shí)驗(yàn)步驟：①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，使電壓表示數(shù)為3.8V．
②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．
在實(shí)驗(yàn)探究過程中，滑動(dòng)變阻器可以改變電路中的電流，為了保護(hù)電路，在移動(dòng)滑片時(shí)一定要注意滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不可過小．
故答案為：
（1）如圖所示；（2）小燈泡斷路；（3）3.8；0.3；1.14；（4）如上圖所示；滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不可過小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)故障分析、實(shí)驗(yàn)操作、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線要與電表刻度線垂直；最后一問：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．