Question

如图所示，是测量小灯泡电功率的实物元件图，其中电源是由三只蓄电池组成，小灯泡额定电压是3.8V，其灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“10Ω，1A”字样，电流表（0~0.6A，0~3A），电压表（0~3V，0~15V）。

(1)请用笔画线代替导线，把图1中的电路元件连接成实验电路_________。

(2)合理地连接好电路，并按正确的顺序操作，闭合开关后灯不亮，猜想：

A．可能灯丝断了

B．可能是变阻器开路

C．可能是小灯泡短路

请你借助电路中的电流表和电压表验证小刚的猜想，并填入如表。

电流表示数/A	电压表示数/V	原因
0	6	猜想_____成立
0	0	猜想_____成立

(3)排除故障后，继续实验，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，记下各组对应的电压表和电流表的示数，并绘制如图所示的I-U图像，根据图像可知小灯泡的额定功率是_____W。

(4)实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，于是向老师要了一个R₀的定值电阻（阻值适当），和一个单刀双掷开关，借助原有的实验器材，设计如图实验方案，正确连接电路后，接下来的实验步骤是：

①闭合开关S₁，将S₂拨到触点_____（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为_____V；

②再将S₂拨到另一触点，保持滑片的位置不变，读出电压表的示数U。写出灯泡额定功率的表达式P_额=_____（用已知量和测量表示）

Answer

A B 1.33 1 3.8

【解析】

(1)[1]灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表的量程为0~15V，且与灯泡并联，滑动变阻器连接应该遵循“一上一下”的原则，且与灯泡串联，所以电路元件连接如下图所示：

。

(2)[2]电流表无示数，说明电路中某处断路，电压表示数为6V，等于电源电压，说明电压表测量电源电压，所以电路故障可能是灯泡断路，即灯丝断了，故猜想A成立。

[3]电流表无示数，说明电路中某处断路，电压表无示数，说明电压表与电源之间断路，所以电路故障可能是滑动变阻器断路，即变阻器开路，故猜想B成立。

(3)[4]由图可知，当电压为3.8V时，电流为0.35A，故功率为

(4)[5][6][7]由电路图可知，电压表并联在灯泡两端，故应先使灯泡两端的电压为3.8V，故先将开关接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V；然后再将开关接2，读数为U，则可知定值电阻两端电压为

则由闭合电路欧姆定律可知，电流为

则额定功率为