Question

如圖所示，是測量小燈泡電功率的實物元件圖，其中電源是由三只蓄電池組成，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，滑動變阻器標有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．
（1）請用筆畫線代替導線，把右圖中的電路元件連接成實驗電路．
（要求：滑片P向左移時燈變亮，且連線不得交叉）
（2）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關后燈不亮，聰明的小剛猜想：
①可能燈絲斷了
②可能是變阻器開路
③可能是小燈泡短路
④可能是電流表開路
請你借助電路中的電流表和電壓表驗證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應示數(shù)填下表．

猜  想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果①成立
如果②成立

（3）排除故障后，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，請你幫小剛重新設計新的電路圖并畫在下面的方框內．

（4）小剛按重新設計的電路圖繼續(xù)實驗，調節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為______V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖所示，則小燈泡的額定功率是______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）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)，滑片P向左移時燈變亮，因此滑動變阻器下面接線柱接左邊的．
（2）根據(jù)電流表、電壓表有無讀數(shù)來判斷電路錯誤時，要考慮電流表、電壓表的連接方式和自身特點．電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，說明和電壓表并聯(lián)的用電器斷路．
（3）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．
（4）根據(jù)設計的電路圖可知：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．
解答：解：（1）小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與小燈泡并聯(lián)；電源由三只蓄電池組成，因此電源電壓為2V×3=6V，由于小燈泡額定電壓是3.8V，因此電壓表選擇0～15V量程；電源小燈泡的電阻10Ω，電路中的電流最大I===0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程即可；滑片P向左移時燈變亮，說明電路中電流變大，總電阻變小，因此滑動變阻器接線柱下面必須選擇左面的接線柱．
按要求連接實物如圖：

（2）如果①成立，電路為斷路，則電流為0，而電壓表和燈泡并聯(lián)，電壓表的讀數(shù)接近電源電壓；
如果②成立，電路也是斷路，電流為0，電流表示數(shù)為0，而電壓表是和燈泡并聯(lián)，電流在滑動變阻處斷路，電流流不到電壓表，故電壓表示數(shù)也為0．
故答案為：如下表

猜  想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
若①成立		6
若②成立

（3）三只蓄電池的電壓為6V，當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：滑動變阻器分擔的電壓為6V-3.8V=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設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：

（4）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．
故答案為：2.2、1.52．
點評：本題考查了滑動變阻器的使用、實物圖的連接、故障問題分析、測燈泡額定功率的方法等．這些知識點是伏安法測功率中最常見的內容，一定要掌握．