Question

3．在用電流表、電壓表測小燈泡的電功率的實驗時，燈泡上標有“3.4V”字樣．同學們設計的實驗電路圖如圖甲所示．并連接了部分實驗電路，如圖乙所示；

（1）請完成實驗電路的連接．
（2）在實驗過程中，同學們發(fā)現(xiàn)即使將滑動變阻器調至電阻最小的位置，燈泡也發(fā)光微弱，兩電表示數(shù)都很小，小華檢查電路時碰了一下燈座上的接線柱，突然燈泡變亮了，兩電表示數(shù)也變大了，小軍認為這是接線柱接觸不良造成的，為什么接觸不良就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？小華分析，接觸不良的地方電阻值變大，從而出現(xiàn)上述實驗現(xiàn)象，實際家庭電路中發(fā)生接觸不良是很危險的，依據(jù)焦耳定律，會造成局部產(chǎn)生過多熱量，從而引發(fā)火災，所以應盡量避免．
（3）排除故障后，小華調節(jié)滑動變阻器的滑片，使燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為0.2A，則小燈泡的額定功為0.68W．
（4）實驗時，若考慮電壓表的電阻對測量的影響，則電功率的測量結果與真實值相比偏小（填“大”或“小”），原因是測得燈泡電流偏大．
（5）假若電壓表0-15V的量程損壞，0-3V的量程能正常使用，電源電壓為6V且穩(wěn)定不變，要想仍利用現(xiàn)有的器材完成實驗，你認為應如何操作．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖甲連接實物，由燈泡額定電壓確定電壓表量程，滑動變阻器一上一下串聯(lián)入電路中；
（2）根據(jù)焦耳定律，Q=I²Rt，當電阻過大時，會使局部產(chǎn)生的熱量多，會造成火災危險；
（3）讀出燈泡正常發(fā)光時的電流，由P=UI計算其額定功率；
（4）由圖知電流表所測是燈泡與電壓表的電流之和，由此根據(jù)歐姆定律分析；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點分析，并找到解答辦法．

解答 解：
（1）由圖甲可知，燈泡、電流表、滑動變阻器串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，由題知燈泡額定電壓3.4V，所以電壓表使用0-15V量程，滑動變阻器一上一下接，由此連接實物如圖所示：
；
（2）當接觸不良時，局部的電阻會變大，根據(jù)焦耳定律，Q=I²Rt，接觸不良的部位產(chǎn)生的熱量增多，從而易引發(fā)火災，必須避免；
（3）燈泡正常發(fā)光時電壓等于額定電壓3.4V，由圖丙知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，此時燈泡電流為0.2A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=3.4V×0.2A=0.68W；
（4）由圖甲知，燈泡與電壓表并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電流中測通過燈泡與電壓表的電流之和，即所測電流偏大，電壓表所測電壓準確，由R$\frac{U}{I}$可知所測燈泡電阻偏��；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點：總電壓等于各部分電路兩端電壓之和，
當燈泡正常發(fā)光時電壓3.4V，此時滑動變阻器兩端電壓為：U_滑=U-U_額=6V-3.4V=2.6V，電壓表0-15V量程損壞，所以可以用0-3V量程測滑動變阻器電壓，所以要完成實驗的操作是：用電壓表測滑動變阻器兩端電壓，移動滑片當電壓表示數(shù)為2.6V時讀出電流表示數(shù)．
故答案為：（1）見上圖；（2）大；產(chǎn)生過多熱量；（3）�。粶y得燈泡電流偏大；（4）小；測得燈泡電流偏大；（5）用電壓表測滑動變阻器兩端電壓，移動滑片當電壓表示數(shù)為2.6V時讀出電流表示數(shù)．

點評 本題是小燈泡額定功率的測量的實驗，考查了電路的連接、焦耳定律應用、電表的使用、功率計算、誤差分析等，同時還考查了實驗設計．考查知識點多，綜合性強．