Question

12．小華測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，所用小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）實(shí)驗(yàn)中所用電壓表在未接入電路時(shí)表盤如圖甲所示，在使用它測量前應(yīng)進(jìn)行的操作是將電壓表指針調(diào)零．
（2）小華連接的電路如圖乙所示，其中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，導(dǎo)致開關(guān)沒有閉合時(shí)表就有讀數(shù)．請?jiān)谶@根導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線，將其改正．
（3）實(shí)驗(yàn)中測出小燈泡在U=2.0V時(shí)的功率后，要測量其額定功率，應(yīng)向右（左/右）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片．當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到額定電壓時(shí)，電流表示數(shù)如圖丙所示，其值為0.26A，則小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）小華打算增加一個(gè)阻值為 10Ω 的電阻 R₀，只利用一只電表，通過簡單操作（開關(guān)S接“a”、“b”各一次）來測量這個(gè)額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率．圖丁是小華設(shè)計(jì)的兩種不同方案的電路圖，經(jīng)過小組同學(xué)討論后認(rèn)為兩種方案均不能完成實(shí)驗(yàn)．
①方案一不可行的原因是無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，不能測定小燈泡的額定電功率；．
②小組同學(xué)對方案二中的電路稍加改動(dòng)后完成實(shí)驗(yàn)．請你在虛線框內(nèi)畫出改動(dòng)后的電路圖．（已畫出部分電路）

Answer 1

分析 （1）電表在使用前要進(jìn)行調(diào)零；
（2）分析電路，找到導(dǎo)致開關(guān)沒有閉合時(shí)電表就有讀數(shù)的原因分析答題；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，比較電壓表示數(shù)與燈的額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片的移動(dòng)方向；
由圖丙電流表小量程讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）①燈在額定電壓下的功率為額定功率，開關(guān)S接“a”、”b”各一次，根據(jù)電路圖，確定能否使小燈泡正常發(fā)光，若不能，則無法測量小燈泡的額定電功率；
②根據(jù)①在存在的問題作相應(yīng)改動(dòng)．

解答 解：（1）由圖甲所示可知，電壓表指針沒有指在零刻度線上，在使用前應(yīng)對電壓表進(jìn)行調(diào)零，使指針指在零刻度線上；
（2）由圖乙所示電路圖可知，電壓表經(jīng)電流表、變阻器直接接在電源兩端了，電壓表連線錯(cuò)誤，在閉合開關(guān)前，電壓表有示數(shù)，修改后的電路圖如下左圖所示：

（3）電壓表示數(shù)為2V，小于燈泡額定電壓，為測燈泡額定功率，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律應(yīng)減小變阻器的電阻，由分壓原理，要減小變阻器連入電路中的電阻大小，應(yīng)向右移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V；
由圖丙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）①方案一中，無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，不能測定小燈泡的額定電功率；
方案二中，R₀、小燈泡、變阻器三者串聯(lián)，S接a時(shí)，電壓表測定值電阻的電壓，S接b時(shí)測燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發(fā)光，方案不能測定小燈泡的額定電功率．所以，兩種方案都不能測出小燈泡的額定功率．
②根據(jù)方案中存在的問題，可將燈與定值電阻位置互換，如上右圖所示：
實(shí)驗(yàn)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，燈正常發(fā)光；
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．
在開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)，電路的連接沒有改變，滑片位置不動(dòng)，各用電器的電阻和電壓均不變，燈仍正常發(fā)光，電壓表示數(shù)U為燈與定值電阻的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，定值電阻的電壓U₀=U-3.8V，由歐姆定律可求出通過定值電阻的電流，即燈正常發(fā)光的時(shí)的電流大小I_L=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，根據(jù)P_L=U_LI_L可求出燈的額定功率．
故答案為：（1）將電壓表的指針調(diào)零；
（2）見上左圖；
（3）右；0.26；0.65；
（4）①無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，不能測定小燈泡的額定電功率；
②如上右圖所示．

點(diǎn)評 本題測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，考查電壓表使用注意事項(xiàng)、電路的連接、操作過程、電流表的讀數(shù)、額定功率的計(jì)算、及對實(shí)驗(yàn)方案析評估能力和嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的能力，有難度．