Question

小明在拆裝手電筒時，發現手電筒的小燈泡上標有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經模糊不清，他想通過實驗測量該燈泡的額定功率，圖19（甲）為他所連的實驗電路．
（1）在連接電路的過程中，開關應該處于______狀態；小明所連接的實驗電路有兩處錯誤，請幫他指出來（不必改正）：______；______．
（2）改正錯誤后，小明按照正確的步驟進行實驗，可是閉合開關后卻發現小燈泡不發光，電流表的示數為0A，而電壓表的示數為6V．小明認為是小燈泡的燈絲斷了，于是他取下小燈泡，用圖乙的裝置進行檢查，請在圖（乙）中只添加一根導線，就能判斷出是否真的是小燈泡的燈絲斷了．
（3）經過檢查，小燈泡是完好的，那么發生上述故障的原因可能是______．
（4）故障排除后，小明繼續實驗，當小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖（丙）所示．則該小燈泡的額定電流為______A，額定功率為______W（結果保留兩位有效數字）．
（5）若實驗時沒有電流表，但有一個阻值已知的定值電阻R₀，也能測量出該小燈泡的額定功率．請畫出實驗電路圖，并寫出簡要的實驗步驟．

Answer 1

解：（1）在連接電路的過程中，開關應該處于斷開狀態，由電路圖可知，電路錯誤是：滑動變阻器同接上側兩個接線柱；電流表與電壓表的正負接線柱都接反了．
（2）小燈泡與干電池構成閉合回路，電路圖如圖一所示．
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數，電壓表串聯在電路中，電壓表測量電源電壓說明燈泡所處位置斷路，檢查燈泡沒有斷路，故障原因是：燈泡與燈座之間接觸不良．
（4）電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，小燈泡額定電流，即：電流表表示數I=0.3A，燈泡額定電壓U=3.8V，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（5）用電壓表測出定值電阻電壓，由歐姆定律求出電路電流，根據功率公式求功率．實驗電路圖如圖二所示，實驗步驟如下：
①按照如圖所示的電路連接好各元件，先要讓電壓表與電燈并聯；
②調節滑片，使變阻器接入電路的阻值最大，然后閉合開關；
③再調節滑片，使電壓表的示數為3.8V；
④保持滑片的位置不變，再把電壓表改 與R₀并聯，并測出此時R₀兩端 的電壓U₀；
⑤利用公式P=3.8×來算出燈泡的額定功率．
故答案為：（1）斷開；滑動變阻器同接上側兩個接線柱；電流表與電壓表的正負接線柱都接反了．（2）電路圖如圖一所示．（3）燈泡與燈座之間接觸不良．
（4）0.3；1.14．
（5）電路圖如圖二所示．
實驗步驟：
①按照如圖所示的電路連接好各元件，先要讓電壓表與電燈并聯；
②調節滑片，使變阻器接入電路的阻值最大，然后閉合開關；
③再調節滑片，使電壓表的示數為3.8V；
④保持滑片的位置不變，再把電壓表改 與R₀并聯，并測出此時R₀兩端 的電壓U₀；
⑤利用公式P=3.8×來算出燈泡的額定功率．

分析：（1）為了電路安全，連接電路時，開關應斷開；滑動變阻器不能同時解上側兩個接線柱或下側兩個接線柱，電流應從電流表正接線柱流入，負接線柱流出，電壓表正接線柱電壓高，負接線柱電壓低．
（2）把電源負極解燈泡金屬外殼，構成閉合回路．
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數，電壓表串聯在電路中，電壓表測量電源電壓，檢查燈泡完好，故障是燈泡與底座接觸不良．
（4）確定電流表的量程、最小分度值，根據圖示電流表讀出電流值I，已知額定電壓U，由P=UI可求出燈泡的額定功率．
（5）先用電壓表測出燈泡電壓，讓燈泡電壓為燈泡額定電壓，保持電路不變，然后再用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律求出電路電流，根據P=UI求出功率．
點評：本題考查了：實驗注意事項、電路故障分析、電流表的讀數、電功率的計算、實驗設計，考查知識點多，是一道電學綜合題；設計實驗對初中生來說難度較大；解題時應注意以下幾點：①連接電路時，為保證電路安全，開關應斷開；滑動變阻器接入電路的阻值應為最大．②對電流表讀數時，首先確定電流表的量程、最小分度值，然后根據圖示讀數．
③滑動變阻器不能同時接上側兩個接線柱，電流由電流表的正接線柱流入，負接線柱流出．