Question

2．在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中，小明同學設計的電路如圖甲所示，他選用的小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω左右，電源為6V且不變．

（1）小明注意到了開關應斷開；接通電路前，小明還應將滑動變阻器的滑片滑至最左（左/右）端．
（2）連好電路后，閉合開關S，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)為6V，產生故障的原因可能是哪幾種情況BC．（填寫序號）
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、負接線柱接反
E．滑片放在最小值處．
（3）排除故障后，調節(jié)滑動變阻器使小燈泡在額定電壓下正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)位置如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.064W．
（4）在實驗中相互診斷出現(xiàn)的問題，對學習很有幫助．請你也參與進來，對下面的問題進行診斷．（指出錯誤，或說明錯誤的原因）
病癥一：測小燈泡電功率實驗數(shù)據(jù)的表格設計有不妥之處．小燈泡的電功率隨電壓的變化而變化，求平均值無意義

次數(shù)	U/V	I/A	P/W
1	2.00	0.16	0.32
2	3.00	0.27	0.81
小燈泡電功率的平均值P平均=0.59W

病癥二：連接電路后閉合開關，電壓表和電流表的示數(shù)出現(xiàn)如圖丙所示的非正常情況．
①電壓表的正負接線柱接反了②電流表的量程太小
（5）小華在用小明的器材進行實驗時，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？在圖丁虛線方框中畫出電路圖，并在下面寫出步驟及表達式．
簡要實驗步驟：①調節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，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
表達式：P_額=3.8I（用步驟里的物理量表達）．

Answer 1

分析 （1）在連接電路時，應注意開關斷開，閉合開關前，滑動變阻器的滑片移至最大阻值處．
（2）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；
（3）從實物圖可知電流表的量程，然后根據(jù)電流表指針讀出電流值，根據(jù)P=UI計算額定功率．
（4）一、根據(jù)公式P=UI測量小燈泡電功率實驗的目的是燈泡在不同電壓下的實際功率，設計表格中求電功率的平均值是無意義的．
二、電壓表指針偏轉到最左端，可判斷電流流經(jīng)電壓表的方向反了，由此可判斷出其正負接線柱連接反了；
電流表指針偏轉到最右端，可判斷是選擇的量程小，應換用較大的量程．
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點可得，當燈泡正常工作時，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）連接電路時，開關應斷開．
由于滑動變阻器接了下面右邊的接線柱，所以在閉合開關前，滑片應移至最左端．
（2）A、小燈泡短路，則電壓表的示數(shù)為零，所以A錯誤；
B、小燈泡的燈絲斷了，則燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)為6V，所以B正確；
C、小燈泡的燈座接觸不良，則燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)為6V，所以C正確；
D、電壓表的正、負接線柱接反，則電壓表指針反轉，所以D錯誤；
E、滑片放在阻值最小處，電流表示數(shù)較大，所以E錯誤．
（3）由實物圖可知，電流表的量程為0.6A，所以電流表的讀數(shù)為0.28A，額定功率P=UI=3.8V×0.28A=1.064W．
（4）病癥一：表格設計中功率的平均值P是錯誤的．因為根據(jù)公式P=UI可知：不同電壓下小燈泡的實際電功率是不一樣的，所以表格中求小燈泡電功率的平均值P是沒有意義的．
病癥二：電壓表的指針偏向最左端是正負接線柱接反了；電流表的指針偏向最右端是選用的量程過��；
（5）電源電壓為6V，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6V-3.8V=2.2V＜3V，所以用電壓表0～3V量程時，并聯(lián)在滑動變阻器兩端，當滑動變阻器的電壓為2.2V時，燈泡正常工作．
電路圖如圖．

簡要的實驗步驟：①調節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，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=3.8I．
故答案為：（1）斷開；左；（2）BC；（3）1.064；（4）病癥一：小燈泡的電功率隨電壓的變化而變化，求平均值無意義；病癥二：①電壓表的正負接線柱接反了；②電流表的量程太��；（5）①調節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，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；3.8I．

點評 本題是“測量小燈泡的功率”，涉及到實物的連接、電壓表量程的選擇、故障的分析及功率的計算等，比較全面的考查了此實驗，屬于難題．