Question

11．某小組同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，實驗器材有：電壓為6V的電源，電壓表、電流表、小燈泡（標有“3.8V 0.3A”字樣），三個滑動變阻器（分別標有“5Ω 3A”、“10Ω 2A”、“20Ω 1A”字樣）、開關、導線若干．
（1）連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表、電流表均無示數(shù)，原因可能是D．（只填選項）
A．小燈泡斷路  B．電壓表短路  C．小燈泡短路   D．滑動變阻器斷路
（2）正確連接電路并調節(jié)滑動變阻器滑片，測出的三次數(shù)據(jù)記錄在表中，則小燈泡的額定功率為1.14W，所選用的滑動變阻器的規(guī)格是20Ω1A；

實驗次數(shù)	燈泡兩端電壓（V）	電流（A）
1	3	0.26
2	3.8	0.3
3	4.5	0.32

（3）某銅須認為在該電路中不用滑動變阻器也可以完成“測定小燈泡的電功率”實驗，你認為他的說法不可行（“可行”或“不可行”），原因是無法調節(jié)燈泡兩端電壓到燈泡的額定電壓．
（4）實驗時小組同學發(fā)現(xiàn)電流表損壞，他們想設計一個不用電流表測定該小燈泡額定功率的實驗，于是向老師要了一個阻值適當且已知的定值電阻R0和一個單刀雙擲開關（符號為（　�。�，借助原有的實驗器材，順利完成了實驗，假如由你來做實驗，要求電路只連接一次，請設計實驗方案．
①在虛線框內畫出實驗電路圖．
②簡述實驗步驟．

Answer 1

分析 （1）電流表無示數(shù)，則電路斷路，電壓表無示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)電路以外的電路斷路；
（2）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)應用P=UI分析答題．
（3）燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，據(jù)此分析答題；
（4）根據(jù)實驗器材與實驗原理分析答題．

解答 解：（1）小燈泡始終不亮，電壓表、電流表均無示數(shù)，則電路發(fā)生斷路，且與電壓表并聯(lián)的燈泡以外的電路斷路，D符合題意；
A．若小燈泡斷路，則電壓表應有示數(shù)，A錯誤；
B．電壓表短路，電流表應有示數(shù)，B錯誤；
C．小燈泡短路，則電流表應有示數(shù)，C錯誤；
D．滑動變阻器斷路，則燈泡不發(fā)光，電路中沒有電流，燈泡兩端電壓為零，D正確．
（2）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，燈泡額定電壓3.8V對應的電流為0.3A，燈泡額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
燈泡兩端電壓為3V時，滑動變阻器兩端電壓：U_R=U-U_L=6V-3V=3V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3V}{0.26A}$≈11.5Ω，所以應選擇“20Ω  1A”的滑動變阻器．
（3）燈泡在額定電壓下的實際功率等于額定功率，由題意可知，不用滑動變阻器不能把燈泡兩端電壓調節(jié)到燈泡的額定電壓3.8V，因此該同學的建議不合理．
（4）①實驗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，實驗電路圖如圖所示：

②實驗步驟：a、根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關S₁、S₂接1，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V．
b、保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．
通過燈泡的電流：I=I_R0=$\frac{{U}_{{R}_{0}}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，燈泡額定功率：P=U_額I=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）D；（2）1.14；20Ω  1A；（3）不可行；無法調節(jié)燈泡兩端電壓到燈泡的額定電壓；（4）①見上圖；②a、根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關S₁、S₂接1，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V；b、保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)U．

點評 本題考查了實驗故障分析、實驗操作、求燈泡功率、實驗設計等；實驗設計是本題的難點，知道實驗原理、應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．