Question

11．如图所示，是“测量小灯泡的额定功率”的实验，灯泡上标的“3.8V”字样，电源电压恒定．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（2）开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视电压表的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为1.52W．
（3）在完成上述试验后，小明向老师要了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率．请完成下列实验步骤；
①闭合开关S₁，将S₂拔到触点2（填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为3.8V．
②再将开关S₂拔倒触点1（填“1”或“2”）保存滑片的位置不动，读出电压表示数为U．
③灯泡的额定功率的表达式为P_额=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根据小灯泡的额定电压选择电压表的量程，电压表与小灯泡并联；
（2）根据电流表选择的量程和分度值读出电流的大小，然后根据P=UI求出灯泡的额定功率
（3）由图丙可知，没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于3.8V，
然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）因为小灯泡的额定电压为3.8V＞3V，所以电压表选择0～15V量程，
故将电压表的“15”接线柱与灯泡的右接线柱连接，如图所示：

（2）由图乙可知，电流表选择的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A，
则小灯泡额定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（3）①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为3.8V；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接1，读出电压表示数U，电压表测量灯泡和R₀的总电压；
③此时定值电阻R₀两端的电压：U₀=U-U_额=U-3.8V，
通过灯泡的电流：I_额=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
则小灯泡额定功率：P_额=U_额I_额=3.8V×=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）见上图；
（2）1.52；
（3）①2；3.8；②1；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了实物电路的连接、求灯泡功率、实验设计等，最后一问的实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．