Question

3．在測定小燈泡額定功率的實驗中，（所有燈泡的額定電壓U₀=3.8V）．
（1）按圖甲連接電路，閉合開關后，發現燈L不亮，電流表示數為0，電壓表指針明顯偏轉，則電路中出現的故障可能是燈泡斷路；排除故障后，移動滑動變阻器滑片，直到電壓表示數為3.8V時，電流表示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為1.14W．
（2）按圖丙電路（其中電源電壓未知，定值電阻R=10Ω）也能測出小燈泡的額定功率：
①按電路圖連接好電路；
②開關S拔到位置1，移動滑片P至任一位置，讀出電流表示數I₁；
③開關S拔到2位置，滑片位置不動（選填“向右移”、“向左移”或“不動”），讀出電流表示數I₂．先算出燈泡的電阻：R_L=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（用已知物理量和所測的物理量的符號表示）；
④根據P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$，計算燈泡的額定功率．他們按此方案測量，發現實驗結果與真實值相差較大，原因是燈的電阻隨溫度的變化而變化．仔細分析后，他們認為要準確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟2改為：開關S拔到位置1，移動滑片P直到電流表示數I₁=0.38A．

Answer 1

分析 （1）若電流表示數為0，燈不亮，說明電路可能斷路；電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的燈泡斷路了；根據電流表量程讀數，由P=UI求燈的功率；
（2）②③根據串聯電路的規律和歐姆定律求出燈的電壓，根據并聯電路的規律和歐姆定律求出燈的電阻；
④根據燈的電阻隨溫度的變化而變化分析．

解答 解：（1）閉合開關后，發現燈L不亮，電流表示數為0，電壓表指針明顯偏轉，則電路中出現的故障可能是：燈泡斷路；電壓表示數為3.8V時，電流表示數如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.3A則小燈泡的額定功率為：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（2）②開關S拔到位置1，移動滑片P至任一位置，讀出電流表示數I₁；根據歐姆定律和并聯電路電壓的規律，燈的電壓：
U_L=I₁R；
③開關S拔到2位置，滑片位置 不動，讀出電流表示數I₂．根據并聯電路電流的規律，通過燈的電流：
I_L=I₂-I₁，
由歐姆定律：R_L=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
因燈的電壓隨溫度的變化而變化，故燈在不同電壓下的電阻是不同的，根據P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$求燈的額定功率，要測量出燈在額定電壓下的電阻，只需將上述步驟2改為：②開關S拔到位置1，移動滑片P至任一位置，讀出電流表示數I₁=$\frac{{U}_{L燈}}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A
故答案為：（1）燈泡斷路；1.14；（2）③2；不動； $\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；④燈的電阻隨溫度的變化而變化；開關S拔到位置1，移動滑片P直到電流表示數I₁=0.38A．

點評 本題測定小燈泡額定功率，考查故障分析、額定功率的計算、影響電阻大小的因素及對實驗方案的評估．