Question

20．如圖1所示是測定額定電壓為3.8V小燈泡額定功率的實物連接圖，電源電壓為6V保持不變．
（1）根據你所設計的電路圖將實物電路連接好．（要求：滑片P向右移動時，電流表示數變�。�）
（2）曉紅同學連接好最后一根導線后，小燈泡立即發出耀眼的亮光并很快熄滅．檢查后，發現連線正確，原因可能是連接電路時開關沒有斷開、沒有將變阻器的最大電阻連入電路中．實驗時發現電壓表示數為2V，為測額定功率應將滑動變阻器滑片P向左移動，使電壓表示數3.8V．
（3）利用該實驗裝置還可以完成（研究）測小燈泡的電阻等實驗．
（4）如果實驗中電壓表0～15V的量程不慎被損壞，軒宇同學硬是想了辦法也測算出了該小燈泡的額定功率．請你在方框內畫出他實驗的電路圖．

（5）重新連接電路．閉合開關S后，調節滑動變阻器，電壓表的示數為2.2V時，小燈泡正常發光．此時電流表的示數如圖3所示，則小燈泡的額定功率為1.44W，燈絲電阻為10Ω．
（6）軒宇同學移動滑動變阻器滑片P，又做了兩次實驗，得到兩組數據后，計算出小燈泡電功率的平均值．你認為軒宇同學的做法是否合理？不合理，
理由是：燈在額定電壓下的功率為額定功率，將在不同電壓下的功率取平均值沒有意義．
（7）閉合開關后，可能出現下列幾種不正�，F象，請用短線連接對應的可能原因．

Answer 1

分析 （1）電源、電建、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯電路，由燈的額定電壓確定電壓表量程并聯在小燈泡兩端，電流表由圖3選用小量程串聯在電路中，由滑片P向右移動時，電流表示數變小確定變阻器的連接；
（2）為保護電路，連接電路時開關應斷開；將變阻器的最大電阻連入電路中；
燈在額定電壓下正常發光，比較電壓表示數與額定電壓的大小，根據串聯電路電壓的規律及分壓原理確滑片移動的方向；
（3）利用該裝置還可測小燈泡的電阻．
（4）根據串聯電路電壓的規律，求出燈正常發光時變阻器分得的電壓，用電壓表測滑動變阻器的電壓；
（5）由串聯電路的特點知，當燈泡電阻為額定電壓U=3.8V時，電源電壓6V與燈泡額定電壓3.8V之差2.2V為滑動變阻器電壓，調節滑動變阻器使電壓表示數為2.2V；由圖可知電流表示數I，由P=UI求出燈泡功率；由歐姆定律求出燈泡電阻．
（6）燈在額定電壓下的功率為額定功率，將在不同電壓下的功率取平均值沒有意義．
（7）電路故障有兩種：短路與斷路，根據電路圖結合故障現象分析連線．

解答 解：（1）測燈的額定功率，電壓表與燈并聯測電壓，因燈的額定電壓為3.8V，故電壓表選用大量程，電流表串聯在電路中測電流，由圖3電流表選用小量程與燈串聯，因滑片P向右移動時，電流表示數變小，即電阻變大，故滑片以左電阻絲連入電路中，如下左圖所示：

（2）燈在額定電壓下正常發光，電壓表示數為2V，小于燈的額定電壓23.8V，應增大燈的電壓，根據串聯電路電壓的規律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向左移動，直到電壓表示數為額定電壓3.8V；
（3）因電壓表可測出燈的電壓，電流表可測出通過燈的電流，根據歐姆定律可求出燈的電阻，利用該實驗裝置還可以完成（研究）測燈的電阻等實驗；
（4）如果實驗中電壓表0～15V的量程不慎被損壞，則只能用0-3V的量程，因電源電壓為6V，根據串聯電路電壓的規律，當變阻器的電壓為：
U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V時，燈一定正常發光，故軒宇同學將電壓表并聯在變阻器兩端，當電壓表示數為2.2V時，也測算出了該小燈泡的額定功率．畫出的電路如上右所示；
（5）燈在額定電壓下正常發光，節滑動變阻器，電壓表的示數為2.2V時，小燈泡正常發光．此時電流表的示數如圖3所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.38A，則小燈泡的額定功率為：
P=UI=3.8V×0.38A=1.44W，燈絲電阻為：
R=$\frac{U}{I}=\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
（6）燈在額定電壓下的功率為額定功率，不同電壓下燈的功率不同，將在不同電壓下的功率取平均值沒有意義；
（7）若電流表有較大示數，則說明電路為通路，根據燈不亮電壓表示數為0，說明燈座兩接線柱短路了；
電壓表有示數，電壓表指針迅速打到刻度最右端，說明電壓表量程選小了；
移動滑片時，兩表示數均不隨之變化，說明變阻器失去了變阻 的作用中，將變阻器全部電阻連入了電路中．
如表所示．

故答案為：（1）電路圖如上圖左；（2）連接電路時開關沒有斷開；沒有將變阻器的最大電阻連入電路中；左，3.8；
（3）測小燈泡的電阻；
（4）電路圖如右圖所示．
（5）2.2，1.444，10；
（6）燈在額定電壓下的功率為額定功率，將在不同電壓下的功率取平均值沒有意義
（7）如上所示．

點評 本題測定額定電壓為3.8V小燈泡額定功率，考查電路的連接、注意事項、操作過程、數據的處理及設計實驗方案的能力及故障和反�，F象的分析．