Question

在“测定小灯泡额定功率”的实验中，小楠同学设计的电路如图甲。被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω。实验器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）、开关各一只，滑动变阻器，导线若干。

(1)按照图甲的电路图，请你用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整（____）。

(2)若连好电路后，闭合开关S，小楠发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数也为零，则故障的原因可能是（____）

A．小灯泡处短路

B．电流表断路

C．小灯泡处断路

D．电压表的正、负接线柱接反

(3)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，同时观察电压表示数的变化，当电压表的示数为______V时，小灯泡正常发光，若小灯泡正常发光时电流表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为______W。

(4)美美认为不用电流表也可以测量小灯泡的额定功率，她找来额定电流为I_额的小灯泡，利用已知阻值的电阻R，设计了如图丁的电路图。请帮她补全她的实验内容：

①闭合S和S₁，断开S₂，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为______；

②闭合S和S₂，断开S₁，滑片静止不动，读出电压表的示数U₁；

③小灯泡额定功率的表达式P_额＝______。（以上两空用已知物理量或测得的量表示）

(5)美美还想探究导体中的电流跟导体电阻的关系，她利用电压为6V的电源，10Ω、20Ω和30Ω的定值电阻和“60Ω　1A”的滑动变阻器，设计了如图戊的电路图，分别把三个定值电阻单独接入电路进行了三次实验。实验中她是控制定值电阻两端的电压不低于______V，才完成了实验。

Answer

B 3.8 1.368 I额R （U1－I额R）I额 2

【解析】

(1)由题图甲可知，滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表的示数变大，即总电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中与灯泡串联，灯的额定电压为3.8V，故电压表选用大量程与灯并联，如答图所示；(2)灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数也为零，则可能是与电压表并联元件外的电路发生断路故障，分析可知只有B符合题意，故选B；(3)小灯泡的额定电压为3.8V，所以当灯泡两端的电压为3.8V时，灯泡正常发光；由图甲知电流表选用量程0～0.6A，分度值为0.02A，图丙中示数为0.36A；额定功率为：P＝UI＝3.8V×0.36A＝1.368W；(4)①闭合S和S1，断开S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为I额R，此时灯泡正常发光；②闭合S和S2，断开S1，滑片静止不动，读出电压表的示数U1；③在②中，电压表测R与灯的电压，根据串联电路电压的规律，灯的额定电压为：U额＝U1－I额R，小灯泡额定功率的表达式：P额＝（U1－I额R）I额；(5)当电阻为30Ω，变阻器的阻值为60Ω，此时电阻两端的电压最小；此时电路中电流：I＝＝＝A，最小电压：U最小＝IR＝A×30Ω＝2V，由于变阻器的阻值已到最大，所以不能使电阻两端的电压更小。实验中她是控制定值电阻两端的电压不低于2V，才完成了实验。