Question

（10分）在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，已連接的部分電路如圖a所示．圖中電源電壓恒定，小燈泡上只能看到“3.8V”字樣．
（1）請你用筆畫線代替導線，將圖中的實物電路連接完整．

（2）正確連接實驗電路后，開關試觸時，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數．其故障原因可能是：                          
（3）故障排除后開始實驗，當變阻器滑片滑到圖示位置時，電壓表的示數為3.0V.接著應將滑片向   滑動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時電流表的示數如圖b所示．則燈泡的額定功率為           W.
（4）實驗時某小組學生發現電流表損壞，他們想設計一個不用電流表測定該小燈泡額定功率的實驗．于是向老師要了一個阻值為R₀的定值電阻（阻值適當）和一個單刀雙擲開關（符號為：），借助原有的實驗器材，順利完成了實驗．假如由你來做該實驗，要求電路只連接一次，請設計實驗方案．
①在虛線框內畫出實驗電路圖．

②簡述實驗步驟：                                                                         
                                                                   。
（用相應的字母表示測出的物理量）
③寫出燈泡額定功率的表達式P_額=          （用已知量和測量量表示）。

Answer 1

（1）如圖所示

（2）燈泡處斷路（或燈泡的燈絲斷路、燈泡與底座接觸不良等）
（3）右 1.52
（4）①如圖所示

②a.按圖連接電路，閉合S₁，S₂接1，調節滑動變阻器，使電壓表示數為3.8V。
b.保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數為U。
③

試題分析：（1）小燈泡的額定電壓是3.8V，所以電壓表應該選擇0~15V的量程，電壓表應該與小燈泡并聯。滑動變阻器應選擇一上一下兩個接線柱接入電路。連接電路如圖：

（2）電壓表有示數，說明除了與電壓表并聯的部分外，都是通路。燈泡不亮，電流表無示數，說明電路中某處斷路，只可能是燈泡斷路。
（3）小燈泡兩端的電壓為3V，小于額定電壓3.8V，要使小燈泡兩端的電壓增大，要減小滑動變阻器接入電路的阻值，所以滑片應當向右移。當小燈泡兩端的電壓為額定電壓，電流表的示數是0.4A，燈泡的額定功率。
（4）①沒有電流表，電壓表和定值電阻的組合能起到電流表的作用。先將燈泡、定值電阻、滑動變阻器串聯，電壓表先與燈泡并聯，通過調節滑動變阻器，觀察電壓表的示數，使小燈泡能夠正常發光，然后再測出定值電阻兩端的電壓，就能算出電路中的電流，進而算出小燈泡的額定功率。設計電路如圖：

②實驗步驟：a.按圖連接電路，閉合S₁，S₂接1，調節滑動變阻器，使電壓表示數為3.8V。
b.保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數為U。
③保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₂接2，電壓表示數為U，
定值電阻兩端的電壓，電路中的電流，
小燈泡的額定功率。