Question

在測(cè)3.8V小燈泡（電阻大約為10Ω左右）額定功率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明連接了如圖甲所示的電路，其中電源電壓為6V．

（1）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)必須

斷開(kāi)

，請(qǐng)將實(shí)物電路連接完整（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)小燈變亮）．
（2）若在連接電路時(shí)，有A（5Ω 1A）、B（10Ω 0.5A）和C（15Ω 0.2A）三個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇，則應(yīng)該選擇變阻器

B

（A/B/C）連入電路，才能保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行．
（3）小明合理地連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器燈泡都不亮，小明分析后確定是燈泡的故障．若電流表沒(méi)有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，可以判斷燈泡

斷路

；若電流表有示數(shù)，電壓表沒(méi)有示數(shù)，可以判斷燈泡

短路

．
（4）下表為某小組的實(shí)驗(yàn)記錄：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額= 1.08+1.52+1.89 3 =1.50
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認(rèn)為該小組數(shù)據(jù)處理過(guò)程有誤，你認(rèn)為錯(cuò)誤之處是：

求平均值作為額定功率

，正確的測(cè)量結(jié)果P_額=

1.52

W；
（5）在科學(xué)探究過(guò)程中，經(jīng)常需要多次實(shí)驗(yàn)．如在本實(shí)驗(yàn)中，綜合分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)

燈泡的功率隨電壓的增加而增大

，可見(jiàn)這里的多次實(shí)驗(yàn)是為了發(fā)現(xiàn)不同現(xiàn)象背后的共同規(guī)律；有的多次實(shí)驗(yàn)是為了求平均值以減小實(shí)驗(yàn)誤差，如：

測(cè)定值電阻

（填實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)）．
（6）在某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表出現(xiàn)了故障不能使用，小明向老師借了一只定值電阻R₀（R₀值已知），設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，繼續(xù)測(cè)量額定電壓為U_額的小燈泡的額定功率：
①測(cè)量時(shí)，應(yīng)閉合開(kāi)關(guān)S和

S₁

，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的示數(shù)為

U額

R0

時(shí)，小燈泡正常工作；
②斷開(kāi)所有開(kāi)關(guān)后，再將開(kāi)關(guān)S和

S₂?

閉合，讀出電流表的示數(shù)為I；
③算出小燈泡的額定功率P_額=

U_額（I-

U額

R0

）

（用I、U_額和R₀表示）．

Answer 1

分析：（1）連接電路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，燈泡額定電壓是3.8V，電壓表選0～15V量程，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器接A接線柱．
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器．
（3）當(dāng)燈泡斷路時(shí)，燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)；當(dāng)燈泡短路時(shí)，燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，據(jù)此分析故障原因．
（4）燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率不同，在額定電壓下的功率是額定功率，求功率測(cè)量值的平均值作為額定功率是錯(cuò)誤的；表中額定電壓所對(duì)應(yīng)的功率是燈泡的額定功率．
（5）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨燈泡電壓增大，燈泡功率變大；在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)或測(cè)量物體長(zhǎng)度時(shí)，常常進(jìn)行多次測(cè)量求平均值，以減小誤差．
（6）先閉合開(kāi)關(guān)S與S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)燈泡電壓為額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光，由并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
然后滑動(dòng)變阻器滑片不同，閉合開(kāi)關(guān)S與S₂，讀出電流表示數(shù)；最后由并聯(lián)電路特點(diǎn)求出流過(guò)燈泡的電流，由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．

解答：解：（1）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)必須；燈泡右端接線柱與滑動(dòng)變阻器接線柱A相連，電壓表15V接線柱與燈泡右端接線柱相連，電路圖如圖所示．
故答案為：斷開(kāi)；電路圖如圖所示．
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約為I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

≈5.79Ω＞5Ω，因此滑動(dòng)變阻器不能選A，而選B．
故答案為：B．
（3）燈泡的故障，若電流表沒(méi)有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，可以判斷燈泡斷路；若電流表有示數(shù)，電壓表沒(méi)有示數(shù)，可判斷燈泡短路．
故答案為：斷路；短路．
（4）求不同電壓下功率的平均值作為燈泡的額定功率是錯(cuò)誤的，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，燈泡額定電壓3.8V對(duì)應(yīng)的功率為1.52W，因此燈泡的額定功率是1.52W．
故答案為：求平均值作為額定功率；1.52．
（5）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：燈泡的功率隨電壓的增加而增大；在伏安法測(cè)定值電阻實(shí)驗(yàn)中或用刻度尺測(cè)物體的長(zhǎng)度時(shí)，為減小誤差，要進(jìn)行多次測(cè)量求平均值．
故答案為：燈泡的功率隨電壓的增加而增大；測(cè)定值電阻（或長(zhǎng)度測(cè)量等）．
（6）①測(cè)量時(shí)，應(yīng)閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，當(dāng)電流表示數(shù)為I₁=

U額

R0

時(shí)，燈泡兩端電壓等于額定電壓，燈泡正常發(fā)光．
②斷開(kāi)所有開(kāi)關(guān)后，再將開(kāi)關(guān)S和S₂閉合，讀出電流表的示數(shù)為I；
③由并聯(lián)電路特點(diǎn)知，流過(guò)燈泡的電流I_L=I-I₁=I-

U額

R0

，燈泡的額定功率P=U_額I_L=U_額（I-

U額

R0

）
故答案為：S₁；

U額

R0

；S₂；U_額（I-

U額

R0

）．

點(diǎn)評(píng)：本題題量大，考查的內(nèi)容、涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，本題難度較大，解題時(shí)一定要細(xì)心、認(rèn)真；應(yīng)知道實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多次測(cè)量的目的：一是多次測(cè)量求平均值，以減小誤差；二是多次測(cè)量，找出物理規(guī)律．