Question

5．在測量標有3.8V小燈泡額定功率的實驗中，電源電壓為8V，小燈泡的電阻約為10Ω，電壓表、電流表、最大阻值為20Ω的滑動變阻器、開關各一個，導線若干．
（1）用筆畫線代替導線將圖甲中的電路連接完整．

（2）某同學連接完電路沒有認真檢查就閉合開關，發現電流表指針如圖乙所示，產生這種現象的原因是：電流表正確接線柱接反了．
（3）改正后，再次閉合開關，移動滑動變阻器滑片使電壓表的示數為3.8V時，小燈泡剛好正常發光，此時電流表的示數如圖丙所示，則通過小燈泡的電流是0.4A，小燈泡的額定功率是1.52W．
（4）在實驗時某一小組同學發現電流表已經損壞，他們又從儀器室選取一個5Ω電阻和兩個開關，利用圖丁的電路也測出了小燈泡的額定功率．請你在丁圖的虛線框內分別填入電壓表、電阻、開關S₂這三個元件的符號，使電路完整，并寫出實驗的主要步驟．
步驟一：合開關S、S₁，斷開開關S2，調節滑動變阻器的滑片使電壓表示數為3.8V，．
步驟二：閉合開關S、S2，斷開開關S₁，保持滑片的位置不變，記錄電壓表的示數U．

Answer 1

分析 （1）電壓表選用大量程，并聯在燈的兩端，電流表選用小量程，注意變阻器的接法；
（2）電流表指針反向偏轉，則電流從負接線柱流入了；
（3）小燈泡在額定電壓下才能正常發光；根據電流表的小量程讀數；根據P_額=U_額I計算額定功率；
（4）在缺少電流表的情況下，電壓表和定值電阻起到測量電流的作用，通過兩個開關的轉換，使電壓表既能測出燈正常工作時的電壓又能測出此時燈和定值電阻兩端的總電壓，根據P_額=U_額I即可求出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）因燈的額定電壓為3.8V，所以電壓表選用大量程，電壓表并聯在定值電阻的兩端，將電流表與變阻器串聯在電路中，如圖所示；
（2）電流表指針反向偏轉，則電流從負接線柱流入了，說明電流表的正負接線柱接反了；
（3）小燈泡在額定電壓下才能正常發光，移動滑動變阻器滑片使電壓表的示數為3.8V時，小燈泡剛好正常發光；電流表的小量程為0.02A，小燈泡的額定功率P_額=U_額I=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）首先要移動滑片使燈正常發光，所以電壓表并聯在燈的兩端，電壓表還要測出燈正常工作時燈和定值電阻兩端的電壓，定值電阻應與燈串聯，即可求出燈正常工作時定值電阻的電壓，由歐姆定律可求出此時通過燈的電流，即燈正常工作時的電流，在丁圖的虛線框內分別填入電壓表、電阻、開關S₂這三個元件的符號，如圖所示：

步驟一：閉合開關S、S₁，斷開開關S2，調節滑動變阻器的滑片使電壓表示數為3.8V；
步驟二：閉合開關S、S2，斷開開關S₁，保持滑片的位置不變，記錄電壓表的示數U．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）電流表正負接線柱接反了；
（3）3.8；0.4；1.52；
（4）合開關S、S₁，斷開開關S2，調節滑動變阻器的滑片使電壓表示數為3.8V；
閉合開關S、S2，斷開開關S₁，保持滑片的位置不變，記錄電壓表的示數U．

點評 本題測小燈泡的電功率，考查電路的連接、常見故障的分析判斷、電功率的計算及設計實驗方案的能力，綜合性較強，有一定難度．