Question

15．在測3.8V小燈泡（電阻大約為10Ω左右）額定功率的實驗時，小明連接了如圖甲所示的電路，其中電源電壓為6V．
（1）請將實物電路連接完整（要求：滑動變阻器的滑片向右移動時小燈變亮）．
（2）下表為某小組的實驗記錄：

實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	實際功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額=$\frac{1.08W+1.52W+1.89W}{3}$
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

該小組數(shù)據(jù)處理的過程是否正確？不正確；小燈泡的額定功率為1.52W．
（3）在（1）題的基礎(chǔ)上，撤去電流表，新增一個阻值已知的定值電阻R₀和開關(guān)S₁、S₂，小林設(shè)計了如圖乙所示的電路，請將電壓表（）開關(guān)S₂（）填入圖中合適的虛線方框內(nèi)．
以下是她設(shè)計的實驗方案，請將它補充完整：
①只閉合開關(guān)S和S₁，移動變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
②保持滑片位置不動，只閉合開關(guān)S和S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U；
③利用上述測量出的物理量及已知量，寫出小燈泡額定功率的表達式是：P=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表量程與燈并聯(lián)，根據(jù)滑動變阻器的滑片向右移動時小燈變亮確定變阻器的連接；
（2）燈在額定電壓下的功率為額定功率，在不同的電壓下，燈的功率不同，故將不同電壓下的功率取平均值作為額定功率不正確；
（3）由于電流表已損壞，無法直接測得電流，故定值電阻和電壓表應(yīng)起到測量電流的作用，
先通過移動變阻器滑片使燈的電壓為額定電壓，保持滑片位置不動，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，測量出燈與定值電阻的總電壓，因電路的連接關(guān)系沒有改變，各電阻的大小和電壓不變，故燈仍正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可求出定值電阻的電壓，根據(jù)歐姆定律可求通過定值電阻的電流，即燈正常工作時的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的功率．據(jù)此設(shè)計電路圖、寫出實驗方案．

解答 解：（1）燈的額定電壓為3.8V，電壓表選用大量程與燈并聯(lián)，因滑動變阻器的滑片向右移動時小燈變亮，即電流變大，電阻變小，故將變阻器滑片以右電阻絲連入電路中，如下左圖所示：

（2）燈在額定電壓下的功率為額定功率，在不同的電壓下，燈的功率不同，故將不同電壓下的功率取平均值作為額定功率是沒有意義的，故不正確；
由表中數(shù)據(jù)可知，燈的額定功率為 1.52W；
（3）根據(jù)上面的分析，左邊框內(nèi)填電壓表，右邊框內(nèi)填S₂，如上右圖所示；
實驗方案：①只閉合開關(guān)S和S₁，移動變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為3.8V；
②保持滑片位置不動，只閉合開關(guān)S和S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U；
③在②的操作中，因各電阻的大小和電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，
則定值電阻兩端的電壓為：
U_定=U-U_L=U-3.8V，
通過定值電阻的電流為：
I=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，即燈的額定電流；
燈泡的額定功率為：
P=U_LI=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
故答案為：（1）如上左圖所示；（2）不正確；1.52；（3）如上右圖所示；①S₁；②S₂；③3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$．

點評 本題測3.8V小燈泡（電阻大約為10Ω左右）額定功率的實驗，考查電路的連接、數(shù)據(jù)的處理及設(shè)計實驗方案的能力，有難度．