Question

同學們在學習了伏安法測定小燈泡額定功率后，分組進行實驗測量小燈泡的功率（所用燈泡的額定電壓U=3.8V）（1）小姚小組采用電路圖1的方案．
①請按照電路圖1連接圖2的實物圖．

②閉合開關后，燈都不亮，電流表和電壓表都有讀數，出現這種情況的原因可能是______：調節滑動變阻器，直到電壓表的示數為3.8V，觀察到電流表示數如圖3所示，則小燈泡的額定功率為______ W．

（2）小明小組設計了另一種實驗方案（其中電源電壓未知，電阻R的阻值已知）．

①電路如圖4所示；
②移動滑片P滑到任一位置，開關S拔到位置1，讀出電流表示數I₁；
③開關S拔到位置2，滑片位置不動，讀出電流表示數I₂．先算出燈泡的電阻R_L=______ （請你用所測的物理量表示），再根據：計算燈泡的額定功率．他們按此方案測量，發現實驗結果與真實值相差較大，原因是______；仔細分析后，他們認為要準確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟②改為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程并與燈泡并聯，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中．
②電流表指針幾乎不動，可能電路正常但是電流太小或電路斷路無電流；如果電路正常，電流太小，電壓表示數應該很小；如果燈泡斷路，電流表無示數，電壓表有明顯的示數；燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數；根據電流表的量程和分度值確定其示數，利用P=UI求出燈泡的額定功率．
（2）由電路圖可知，R與L并聯，當開關S拔到位置1時電流表測通過R的電流，當開關S拔到位置2時電流表測電路的總電流，根據歐姆定律求出并聯部分的電壓，根據并聯電路的電流特點求出通過L的電流，進一步根據歐姆定律求出燈泡的電阻；因不同電壓下燈泡的電阻不同，所以燈泡的額定功率不能用P=求出；調節滑動變阻器使電流表的示數和R的乘積為3.8V時可以測出燈泡的額定功率．
解答：解：（1）①燈泡的額定電壓為3.8V＞3V，所以電壓表的量程為0～15V且與燈泡并聯，注意電流從正接線柱流入負接線柱流出，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，連接如下圖所示：

②電流表說明電路通路，電壓表有讀數說明燈泡不可能短路，燈泡不亮說明出現這種情況的原因可能是燈泡的實際功率太小；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，故通過燈泡的電流為0.3A，
燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.44W．
（2）∵R與L并聯，
∴并聯部分兩端的電壓U=I₁R，
通過燈泡的電流為I_L=I₂-I₁，
∴燈泡的電阻R_L==；
∵燈泡的電阻與溫度有關，
∴燈泡的額定功率不能用P=求出；
當調節滑動變阻器使電流表的示數和R的乘積為3.8V時，測出此時電路中的電流并求出通過燈泡的電流，即可利用P=UI求出燈泡的額定功率．
故答案為：（1）①如上圖所示；②燈泡的實際功率太小；1.14；（2）；燈泡的電阻與溫度有關；使電流表的示數和R的乘積為3.8V．
點評：本題考查了電壓表量的選擇和連接、滑動變阻器的連接、電流表的讀數、并聯電路的特點以及歐姆定律和電功率公式的應用，側重考查了學生運用所學知識解決問題的能力和分析問題的能力．