Question

【題目】小明要測(cè)定一只標(biāo)有“3.8V”字樣小燈泡的額定功率，他選擇了兩節(jié)干電池、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)和若干導(dǎo)線，連接了如圖甲所示電路。

（1）小紅認(rèn)為小明所選器材不能完成此實(shí)驗(yàn)，其原因是___________。仔細(xì)審查電路連線后她還發(fā)現(xiàn)有接線錯(cuò)誤，請(qǐng)你在接錯(cuò)的那根導(dǎo)線上打“X”，并另畫一根導(dǎo)線，使電路連接正確_____。

（2）小明重新選擇合理器材，將電路改接正確后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡額定功率為___________W。

（3）上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明又設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，只用電壓表來測(cè)量額定電壓為3.8V小燈泡的額定功率，己知滑動(dòng)變阻器總阻值為R，電源電壓保持不變。請(qǐng)?jiān)谙铝袡M線上

補(bǔ)充好進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的關(guān)鍵步驟，并用相應(yīng)的字母表示測(cè)出的物理量。

步驟一：閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，___________。

步驟二：___________。

步驟三：___________。

寫出小燈泡的額定功率的表達(dá)式：P額=___________。（用已知量和測(cè)出的物理量表示）

Answer 1

【答案】 電源電壓低于燈泡的額定電壓 見解析 1.444 步驟一：將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最上端，記下電壓表的示數(shù)U 步驟二：閉合S、S1，斷開S2，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為U2=U﹣3.8V 步驟三：閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，記下電壓表示數(shù)U3 3.8V××U。

【解析】（1）燈在額定電壓下正常發(fā)光，電源電壓為3V小于燈的額定電壓3.8V，故電源電壓低于燈泡的額定電壓，所選器材不能完成此實(shí)驗(yàn)；原電路中，電流表與變阻器串聯(lián)后與燈并聯(lián)，電壓表串聯(lián)在電路中是錯(cuò)誤的，電壓表與燈并聯(lián)，電流與燈串聯(lián)，改正后如下所示：

（2）圖乙電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流大小為0.38A，則燈的額定功率為：P＝UI＝3.8V0.38A＝1.444W；（3）根據(jù)上面的分析，具體步驟：①閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最上端，記下電壓表的示數(shù)U；②閉合S、S1，斷開S2，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為U﹣3.8V，這時(shí)小燈泡正常發(fā)光；③閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，記下電壓表示數(shù)U3。在①中，電壓表示數(shù)U即電源電壓，在②中，燈與滑片以下電阻絲R滑下的電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器的電壓，當(dāng)電壓表示數(shù)為U﹣3.8V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓3.8V，燈正常發(fā)光；在③中，電路中只有變阻器，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，滑片以上電阻絲的電壓為：U﹣U3，根據(jù)分壓原理，R滑上：R滑下＝（U﹣U3）：U3，因變阻器的總電阻為R，故R滑下＝R，在步驟二中，由歐姆定律和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過變阻器的電流即燈的額定電流：IL＝U.小燈泡的額定功率P額＝ULIL＝3.8VU。