Question

10．小明在拆裝手電筒時，發(fā)現(xiàn)手電筒的小燈泡上標(biāo)有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經(jīng)模糊不清，他想通過實(shí)驗(yàn)測量該燈泡的額定功率，圖甲為他所連的實(shí)驗(yàn)電路．

（1）電池盒中至少有3節(jié)干電池．
（2）在接線過程中，當(dāng)連接上最后一根線時燈泡就發(fā)光，并且燈泡發(fā)光很亮，且調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，無法改變燈泡的亮度，其原因是：連接電路過程中開關(guān)是閉合的、滑動變阻器連的是上面兩個接線柱．
（3）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路接線有錯誤，小明只做了一處改動就閉合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．請?jiān)谒�接錯的導(dǎo)線上打上“×”，并改正．
（4）如果連好電路后，閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)約為4.5V，則產(chǎn)生故障的原因可能是BC
A．小燈泡短路             B．小燈泡的燈絲斷了
C．小燈泡的燈座接觸不良   D．電壓表的正、負(fù)接線柱接反
（5）實(shí)驗(yàn)時，小明移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則該小燈泡的額定電流為0.3A，額定功率為1.14W．
（6）測完小燈泡的電功率后，他又計(jì)算了一下在不同的電壓下，小燈泡的電阻相差很大，其原因是：燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
（7）小華在用小明的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，遇到下面的問題，請你為她解決問題：
問題：電壓表的15V的量程壞了，不增加其它器材，如何去測量小燈泡的額定功率？在圖丙方框中畫出電路圖，并寫出步驟及表達(dá)式．
簡要實(shí)驗(yàn)步驟：①將電壓表并聯(lián)到滑動變阻器兩端；②閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片至電壓表示數(shù)為0.7V時，讀出電流表的示數(shù)I；③計(jì)算燈泡的額定電功率．
表達(dá)式：P_額=3.8V•I．（用步驟里的物理量表達(dá)）

Answer 1

分析 （1）由燈泡的額定電壓確定電源電壓，確定干電池的節(jié)數(shù)．
（2）實(shí)物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：
從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱的接入方法上考慮．
從滑動變阻器接線柱的接入和滑片的位置考慮．
（3）將滑動變阻器一上一下串聯(lián)在電路中；
（4）若燈泡不亮，電路中無電流，則電路某處斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（5）電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
已知燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算小燈泡額定功率．
（6）根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
（7）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得，當(dāng)燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓小于3V；測滑動變阻器電壓，間接得到燈泡的額定電壓．燈泡在額定電壓下正常發(fā)光；根據(jù)電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)；根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，電源電壓要大于3.8V，至少有3節(jié)干電池串聯(lián)．
（2）當(dāng)連接上最后一根線時燈泡就發(fā)光，說明連接電路過程中，開關(guān)未斷開；
燈泡發(fā)光很亮，且調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，無法改變燈泡的亮度，說明滑動變阻器同時接了上面兩個接線柱；
（3）經(jīng)分析，滑動變阻器都選擇上面兩個接線柱，滑動變阻器被短路，不能起到保護(hù)電路和改變燈泡電壓和電流的作用；
滑動變阻器要選擇一上一下接線柱，如圖．
 
（4）若燈泡不亮，電路中無電流，則電路某處斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的燈泡處發(fā)生斷路，BC均有可能；
（5）電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.3A，P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（6）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，不同電壓下燈泡的實(shí)際功率不同，燈絲的溫度不同，所以其電阻不同；
（7）電源電壓為4.5V，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡正常工作時的電壓為3.8V，則滑動變阻器的電壓為4.5V-3.8V=0.7V＜3V，所以用電壓表0～3V量程時，并聯(lián)在滑動變阻器兩端，當(dāng)滑動變阻器的電壓為0.7V時，燈泡正常工作．
電路圖如圖．

簡要的實(shí)驗(yàn)步驟：①調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為0.7V，燈泡正常工作；②測出此時電路中的電流I；
根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率為P=UI=3.8V•I．
故答案為：（1）3；（2）連接電路過程中開關(guān)是閉合的； 滑動變阻器連的是上面兩個接線柱；（3）見上圖；（4）BC；（5）0.3；1.14；（6）燈絲電阻隨溫度的升高而增大；（7）電路圖如上所示；
實(shí)驗(yàn)步驟：①將電壓表并聯(lián)到滑動變阻器兩端；②閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片至電壓表示數(shù)為0.7V時，讀出電流表的示數(shù)I；③計(jì)算燈泡的額定電功率．
3.8V•I．

點(diǎn)評 本題是“測量小燈泡的功率”，涉及到實(shí)物的連接、電壓表量程的選擇、故障的分析及功率的計(jì)算等，比較全面的考查了此實(shí)驗(yàn)，該題考查全面，屬于難題．