Question

17．在測“3.8V”小燈泡電功率實驗中．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲實物電路連接完整．
（2）電路正確連接后，閉合開關，移動滑片，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表示數接近電源電壓，則故障可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，當燈泡正常發光時，電流表的示數如圖乙所示，其示數為0.3A，小燈泡的額定功率為1.14W．
（4）小明同學在只有一個電流表和一個阻值已知的電阻R的情況下，采用圖丙所示的電路測出了小燈泡的額定功率，他的操作步驟是：a，按圖連接好電路，閉合干路開關，再閉合S₁，調節滑動變阻器，使電流表的讀數為I₁=$\frac{3.8V}{R}$，b，斷開S₁，閉合S₂，讀出電流表讀數I₂，燈泡的額定功率是P_額=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{R}$）．

Answer 1

分析 （1）根據燈的額定電壓為3.8V確定電壓表選用的量程與燈并聯，變阻器按一上一下接入電路中；
（2）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；
（3）由圖乙電流表量程確定分度值，根據P=UI求小燈泡的額定功率；
（4）要測燈的額定功率，應先使燈正常發光，在沒有電壓表的情況下，電流表與定值電阻R應起到電壓表的測量作用，故將R與電流表串聯后再與燈并聯，通過移動變阻器的滑片使電流表示數為I₁=$\frac{3.8V}{R}$時，由并聯電路電壓的規律，燈的電壓為3.8V，燈正常發光；
保持滑片位置不變，通過開關的轉換，使電流表測燈與R并聯的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律求出燈的額定電流，根據P=UI寫出燈的額定功率的表達式．

解答 解：（1）燈的額定電壓為3.8V，電壓表選用大量程與燈并聯，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（2）經分析，電路正確連接后，閉合開關，移動滑片，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表示數接近電源電壓，則故障可能是燈泡斷路．
（3）排除故障后，當燈泡正常發光時，電流表的示數如圖乙所示，電流表分度值為0.02A，其示數為0.3A，小燈泡的額定功率為：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（4）如圖丙所示，他的操作步驟是：
a，按圖連接好電路，閉合干路開關，再閉合S₁，調節滑動變阻器，使電流表的讀數為I₁=$\frac{3.8V}{R}$；
b，斷開S₁，閉合S₂，讀出電流表讀數I₂，
此時燈與R并聯，電流表測電路的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律，燈的額定電流：
I_L=I₂-$\frac{3.8V}{R}$；，燈泡的額定功率是：
P_額=3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{R}$）．
故答案為：（1）如上所示：
（2）燈泡斷路；
（3）0.3；1.14；
（4）a、$\frac{3.8V}{R}$；b、3.8V×（I₂-$\frac{3.8V}{R}$）．

點評 本題測“3.8V”小燈泡電功率，考查電路的連接、故障的分析、電流表讀數、額定功率的計算及設計實驗方案測額定功率的能力．難度較大．