Question

某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用“伏安法”測(cè)量小燈泡電功率，待測(cè)小燈泡額定電壓為3.8V，小燈泡的額定功率估計(jì)在1W 左右．
（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖乙中實(shí)物電路的連接，連線時(shí)導(dǎo)線不能交叉．
（2）檢查電路連接無(wú)誤，閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動(dòng)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是______．
（3）故障排除后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為_(kāi)_____V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表示數(shù)如圖甲所示，則燈泡的額定功率為_(kāi)_____W．
（4）另一組的同學(xué)連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅．檢查后發(fā)現(xiàn)連線正確，請(qǐng)你找出實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)操作不當(dāng)之處：①______；②______．
（5）小組的其他同學(xué)設(shè)計(jì)了下列四個(gè)電路圖，圖中的電源電壓U保持不變，小燈泡的額定電壓為U，且U＞U，定值電阻的阻值為R．在不改變電路連接的情況下，也能測(cè)出小燈泡額定功率的是______

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表量程，把燈泡與電流表串聯(lián)接入電路．
（2）常見(jiàn)的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象判斷電路故障原因．
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；由圖甲所示電流表確定電流表分度值，讀出電流表示數(shù)，由P=UI求出燈泡額定功率．
（4）連接電路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（5）小燈泡的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積，小燈泡的額定電壓U0已知，關(guān)鍵是測(cè)出額定電流．可以不考慮S1和滑動(dòng)變電阻的作用，假設(shè)都是閉合狀態(tài)，分別分析每個(gè)電路的開(kāi)關(guān)及電流表和電壓表的關(guān)系，看哪一個(gè)電路圖能測(cè)量出燈泡的額定電流．
解答：解：（1）∵P=UI，∴燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約為I==≈0.26A，則電流表應(yīng)選擇0～0.6A量程，把燈泡與電流表串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示．
（2）燈泡不亮，電路存在斷路或燈泡短路，電流表阻值幾乎不動(dòng)，說(shuō)明電路存在斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，表面電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時(shí)，燈泡正常發(fā)光；電流表量程是
0～0.6A，由圖甲所示電流表可知，其分度值為0.02A，其示數(shù)為0.32A，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W．
（4）連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)光，說(shuō)明電路是通路，連接電路時(shí)沒(méi)有斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；燈泡發(fā)出明亮耀眼的光，說(shuō)明燈泡實(shí)際功率很大，電路電流很大，電路電阻較小，連接電路時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片沒(méi)有置于最大阻值處．
（5）A、不論怎樣閉合、斷開(kāi)各開(kāi)關(guān)，都不能確定燈泡是否正常發(fā)光，故不能測(cè)出燈泡的額定功率；測(cè)出燈泡兩端的電壓，S₂閉合S₃斷開(kāi)時(shí)，電流表把燈泡短路，燈泡不發(fā)光；S₂斷開(kāi)S₃閉合時(shí)，電流表把電阻短路；兩個(gè)都閉合或斷開(kāi)時(shí)，電流表均無(wú)示數(shù)．測(cè)不出燈泡的額定電流，該電路圖不能選；
B、閉合開(kāi)關(guān)S₂，電壓表上端為正接線柱，下端為負(fù)接線柱；只閉合開(kāi)關(guān)S₃，電壓表上端為負(fù)接線柱，下端為正接線柱，又不能更改電路，所以其中有一次電壓表接線柱一定接反，不能讀出電壓表示數(shù)，故不能測(cè)出燈泡的額定功率；
C、定值電阻R與燈泡串聯(lián)流過(guò)它們的電流相等，開(kāi)關(guān)處于2的位置時(shí)，電壓表測(cè)量的是燈泡的兩端電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓U；再將單刀雙擲開(kāi)關(guān)打到1時(shí)，電壓表測(cè)量的是燈泡和電阻串聯(lián)后的兩端電壓U；則小燈泡的電流為I=，小燈泡的額定功率表達(dá)式是P=U．故該選項(xiàng)正確．
D、開(kāi)關(guān)處于1的位置，電流表把燈泡和電阻短路，電流表測(cè)量滑動(dòng)電阻的電流；開(kāi)關(guān)處于2的位置，電流表把小燈泡短路，測(cè)量的是通過(guò)電阻的電流．測(cè)不出燈泡的額定電流，該電路圖不能測(cè)出燈泡的額定功率．故選C．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）燈泡斷路； （3）3.8；1.216；（4）連接電路時(shí)沒(méi)有斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；滑動(dòng)變阻器滑片沒(méi)有置于最大阻值處；（5）C．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了連接實(shí)物電路圖、電路故障分析、電流表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)電路分析等問(wèn)題，連接電路圖時(shí)注意電表量程的選擇；（5）考查了測(cè)燈泡額定功率問(wèn)題，分析電路圖，判斷能不能測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)流過(guò)它的電流是解題的關(guān)鍵；分析開(kāi)關(guān)閉合與斷開(kāi)時(shí)電路的連接情況，綜合性較強(qiáng)，很容易出錯(cuò)．