Question

16．如圖是小明同學做“測定小燈泡的電功率”實驗裝置圖（小燈泡標有“3.8V”字樣，電源電壓恒為6V）．

（1）請你幫小明把電路連接完整．在檢查電路連接正確后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電壓表有示數且為6V，電流表示數為0，則產生這個故障的原因可能是：小燈泡斷路．
（2）排除了上述故障后，小剛依次測出三組數據，則小燈泡的額定功率為1.254W．

次數	電壓（V）	電流（A）	電功率（W）	燈泡的亮度	燈泡電阻（Ω）
1	3.0	0.28	0.84	偏暗	10.7
2	3.8	0.33		正常
3	4.5	0.36		偏亮

（3）表格中的數據還可以看出，在燈絲中電流逐漸增大的過程中，燈絲的電阻變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），進一步分析表明金屬絲的電阻隨溫度的升高而變大．
（4）小明同學在做實驗時發現電壓表的0～15V的量程壞了，但0～3V的量程是好的．請幫他設計一個電路來測量小燈泡的額定電功率．在方框內畫出設計電路圖，寫出需要測量的物理量：滑動變阻器器兩端電壓U為2.2V時電路中的電流I，計算小燈泡的額定電功率的表達式：P=3.8I．

Answer 1

分析 （1）根據表中電流表的值選擇電流表的量程；然后將電流表與滑動變阻器串聯；電流表無示數，說明電路有斷路；電壓表示數等于電源電壓，說明電壓表兩接線柱與電源兩極相連；
（2）由表中數據可以讀出電壓為3.8V時的電流，由P=UI可求得額定功率；
（3）分析表中數據，可通過R=$\frac{U}{I}$計算各組的阻值是不同的，即小燈泡的阻值與溫度有關，溫度越高，電阻越大；
（4）由題意知燈泡的額定電壓超過電壓表的量程，故無法直接測，由串聯電路的特點可以考慮如何利用電壓表．

解答 解：
（1）將接線柱A與接線柱0.6連接；如圖所示：

電流表無示數，說明電路有斷路；電壓表示數等于電源電壓，說明電壓表兩接線柱與電源兩極相連，因此故障為燈泡開路；
（2）當燈泡兩端電壓為3.8V時，燈泡正常發光；由表格知，當電壓為3.8V時，電流為：0.33A，則燈泡的額定功率：
P=UI=3.8V×0.33A=1.254W；
（3）分析表中的數據，由R=$\frac{U}{I}$可知，燈泡兩端電壓不同時，阻值不同，即燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（4）燈泡的額定電壓為3.8V，故無法直接測量燈泡兩端的電壓；而電源電壓為6V，即當燈泡為額定電壓時，滑動變阻器應分得2.2V，恰在電壓表的測量范圍內，故我們可以根據串聯電路的特點，用電壓表測出滑動變阻器的電壓為2.2V時，則燈泡兩端的電壓為3.8V，如圖所示：

因此需要測出當滑動變阻器器兩端電壓U為2.2V時，電路中的電流I；
小燈泡的額定電功率的表達式：P=3.8I．
故答案為：
（1）如圖所示；
（2）1.254；（3）變大；溫度的升高；
（4）如圖所示；滑動變阻器器兩端電壓U為2.2V時電路中的電流I；P=3.8I．

點評 這是一道綜合性很強的題目，考查了實物圖連接、電路的設計、電功率計算以及電壓表損壞時的處理辦法，對于這些知識要全面掌握靈活運用．