Question

14．在“测量小灯泡功率”的实验中，提供的器材有：铭牌上仅能看清标有“0.3A”字样的小灯泡、电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干．
（1）请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整．

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于左（选填“左”或“右”）端．闭合开关，小灯泡不亮，两电表均无示数，现将电压表接在变阻器两端时有示数，接在开关两端时无示数，则电路故障是变阻器断路．
（3）排除故障后，移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.3A，此时电压表示数如图乙所示，其值为2.5V，小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）在实验过程中，电压表发生故障，现增加电阻箱和单刀双掷开关，设计了如图丙、丁两种方案，则能测出灯泡额定功率的方案是丁．

Answer 1

分析 （1）根据灯上标有“0.3A”字样确定电流表选用的量程与灯串联，电压表与灯并联；
（2）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处；
电流表在干路上，无示数，说明电路故障为断路；如果电压有示数，说明与电压表串联的元件是完好的；如果无示数，说明与电压表串联的元件有断路，或与电压表并联的元件短路或电路中无电源，据此判断故障所在；
（3）根据图中电压表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率；
（4）在没有电压表的情况下，测灯的额定功率，应先使灯正常发光，故将开关置于b，通过移动滑片，使电流表示数为0.3A；
保持滑片位置不动，再将开关置于a，调节电阻箱的阻值使电流表示数不变，根据等效替代法，则电阻箱的阻值等于灯正常发光时的电阻大小，根据率P=I_额² R_箱即可求出灯的额定功率．

解答 解：（1）灯上标有“0.3A”字样，表示灯的额定电流为0.3A，测量小灯泡功率的实验中，电流表选用小量程与灯串联，电压表与灯并联，如下所示：

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置阻值最大处，即左端；
闭合开关，发现灯泡不亮，两电表均无示数，则此电路有断路故障；
在开关闭合状态下，将电压表接在开关两端，电压表无示数，说明开关之外有断路故障；
电压表接在变阻器两端时有示数，说明电压表两接线柱与电源的两极是连通的，
则肯定出现的故障是变阻器断路了；
（3）排除故障后，移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.3A，此时电压表示数如图乙所示，图中电压表选用小量程，分度值为0.1V，其值为2.5V，小灯泡的额定功率为：
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）将S₂置于b，移动滑片，使电流表示数为0.3A，则灯正常发光；
保持滑片的位置不动，将S₂置于a，调节电阻箱的旋钮，记下电阻箱连入电路中的电阻大小R_箱，使电流表的示数仍为0.3A，则灯正常发光时的电阻等于R_箱，则灯的额定功率：
P=I_额² R_箱=（0.3A）²×R_箱．选丁．
故答案为：（4）将S₂置于b，移动滑片，使电流表示数为0.3A，则灯正常发光；
保持滑片的位置不动，将S₂置于a，调节电阻箱的旋钮，记下电阻箱连入电路中的电阻大小R_箱，使电流表的示数仍为0.3A，则灯正常发光时的电阻等于R_箱，则灯的额定功率P=I_额² R_箱=（0.3A）²×R_箱．
故答案为：（1）如上所示；（2）左；变阻器断路；（3）2.5；0.75；
（4）丁．

点评 本题测灯的功率，考查电路的连接、注意事项、故障的分析、电压表读数、额定功率的计算及设计实验方案的能力，有一定难度．