Question

12．如圖1所示，是測量小燈泡電功率的實物元件圖，其中電源是由三個鉛蓄電池（2V/個）組成，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，滑動變阻器標(biāo)有“10Ω  1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．

（1）本實驗的原理是：P=UI；
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，把右圖中的電路元件連接成測定小燈泡電功率的實驗電路（要求：滑片P向左移時燈變亮）．
（3）小剛正確地連接好電路，并按科學(xué)的順序操作，閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小剛猜想：
A．可能燈絲斷了        B．可能是變阻器開路
C．可能是小燈泡短路    D．可能是電流表開路
請你借助已連好電路中的電流表和電壓表驗證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應(yīng)示數(shù)填入表．

猜  想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立
如果B成立

（4）排除故障后，在測量小燈泡的額定功率時，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓為3.8V，再測出電路中的電流，即可計算出額定功率；若小燈泡兩端實際電壓為額定電壓的1.2倍，則實際功率為額定功率的1.44倍．（假設(shè)電阻值不變）
（5）實際測量過程中小剛才發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V量程已損壞（另一量程完好），但他仍想利用現(xiàn)有器材測出小燈泡的額定功率，請你幫小剛重新設(shè)計新的電路圖并畫在下面的方框內(nèi)．
（6）小剛按重新設(shè)計的電路圖繼續(xù)實驗，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率是1.52W． 
（7）實驗時，若發(fā)現(xiàn)電流表指針擺動分別出現(xiàn)了如圖4甲、乙所示的兩種情況，請分析在使用電流表時分別存在什么問題，并寫在下面的橫線上．

甲現(xiàn)象存在的問題：電流表正負(fù)接線柱接反；
乙現(xiàn)象存在的問題：電流表所選量程過大．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電功率的原理是P=UI．
（2）根據(jù)電壓表、電流表、滑阻的接線原則和要求，把電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑阻下面接線柱接左邊的．
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路或電路電流太��；燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0；燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．
（4）燈泡兩端電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；由P=UI求出燈泡額定功率，由電功率公式求出燈泡實際功率．
（5）可根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點計算，若滑動變阻器與電壓表并聯(lián)時是否超過電壓表的3v量程，若不超過可設(shè)計電壓表與滑動變阻器并聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量；
（6）根據(jù)設(shè)計的電路圖可知：滑動變阻器的電壓為2.2V時，燈泡電壓為額定電壓，正常發(fā)光，讀出此時電流表示數(shù)，利用公式P=UI計算就可；
（7）當(dāng)儀表的正負(fù)接線柱接反后，指針將反向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)儀表量程太大時，儀表的指針偏轉(zhuǎn)角度會很�。划�(dāng)儀表的量程太小時，儀表的指針偏轉(zhuǎn)角度會很大

解答 解：（1）根據(jù)電功率計算公式和電路元件可知該實驗原理為：P=UI；
（2）伏安法測燈泡功率的電路圖如圖所示．

（3）A、燈絲斷了，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓，電壓表示數(shù)等于電源電壓，為6V，此現(xiàn)象有可能．
B、滑動變阻器開路，電路開路，電路無電流，電流表示數(shù)為0，燈泡中無電流，燈泡兩端無電壓，電壓表示數(shù)為0，此現(xiàn)象有可能．
C、小燈泡短路，電路電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0，此現(xiàn)象有可能．
D、電流表短路，電流表示數(shù)是0，電路電流不變，燈泡能發(fā)光，此現(xiàn)象不可能．
則如果A成立，電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)為6V；
則如果B成立，電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)為0；
（4）測量小燈泡的額定功率時，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為 3.8V；再測出電路中的 電流，即可計算出額定功率；
燈絲電阻不變，燈泡兩端電壓為額定電壓的1.2倍，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡實際功率為額定功率的1.44倍．
（5）三只蓄電池的電壓為6V，當(dāng)燈泡在額定電壓下工作時，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點可知：滑動變阻器分擔(dān)的電壓為6V-3.8V=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設(shè)計電壓表與滑阻串聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量．電路如下圖：

（6）電源為三只蓄電池電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點可知：滑動變阻器電壓為2.2V時，燈泡電壓為額定電壓3.8V，正常發(fā)光，此時讀出電流表讀數(shù)0.4A，則P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（7）甲的問題：電流表指針反轉(zhuǎn)，所以電流表正負(fù)接線柱接反；
乙的問題：電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，所以電流表所選量程過大．
故答案為：（1）P=UI；（2）實物電路圖如圖所示；（3）

猜  想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立	0	6
如果B成立	0	0

（4）滑動變阻器；3.8V；電流  1.44；（5）電路圖如上圖所示：（6）3.8；1.52；（7）電流表正負(fù)接線柱接反；電流表所選量程過大．

點評 本題是測量小燈泡電功率的實驗，考查了實驗原理、實物圖的連接、故障分析、實驗操作及電功率的計算．知道燈泡正常發(fā)光時的電壓等于額定電壓是關(guān)鍵，涉及的知識點較多，綜合性強(qiáng)，但都是經(jīng)�？疾榈膬�(nèi)容，一定要掌握．