Question

5．小剛同學要測量額定電壓為3.8V小燈泡的額定功率（小燈泡電阻約為10Ω）電源電壓為6V．

（1）連接不完整的實物電路如圖甲所示，請用筆畫線代替導線，完成實物電路連接（要求：滑片向左移動燈泡變暗）．
（2）閉合開關前應把滑動變阻器的滑片調到左（選填“左”或“右”）端．
（3）小剛合理地連接好電路，閉合開關，無論怎樣調節滑動變阻器燈泡都不亮，他觀察到電壓表有明顯偏轉，電流表無示數，則該電路的故障可能是小燈泡斷路了．排除故障后，小剛想測量小燈泡的額定功率，請你將下面的實驗步驟補充完整：閉合開關，調節滑動變阻器使電壓表示數為3.8V，他發現電流表的示數如圖乙所示，則此小燈泡的額定功率為1.216W．
（4）小明在做此實驗時，發現電壓表的大量程壞了，他在不增加器材的情況下將實驗電路重新設計很快完成了該實驗，請你在方框內畫出他設計的電路圖． 連接完電路后他在測量小燈泡的額定功率時移動滑片使電壓表的示數為2.2V．

Answer 1

分析 （1）本實驗中燈泡、電流表、滑動變阻器串聯在電路中，電壓表應并聯在燈泡兩端，根據燈泡規格確定電壓表量程；
（2）閉合開關前滑片要置于最大阻值處；
（3）小燈泡不亮說明電路中有斷路，再根據電壓表的示數判斷出電路故障；
燈泡正常發光時電壓等于其額定電壓，由乙圖，讀出燈泡正常發時的電流，根據P=UI計算小燈泡的額定功率；
（4）根據串聯電路特點，用0-3V的量程，電壓表測滑動變阻器的電壓，由此解答．

解答 解：
（1）測量小燈泡的額定功率的實驗中，燈泡、電流表、滑動變阻器串聯，電壓表應并聯在燈泡兩端，小燈泡額定電壓為3.8V，所以電壓表使用0-15V量程；
由歐姆定律可知燈泡正常發光的電流約為：I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表使用0-0.6A量程；
滑片向左移動燈泡變暗，說明電路中電流變小，電阻變大，所以以應將變阻器的右下接線柱接入電路中．如圖所示：
；
（2）為了保護電路，閉合開關前滑動變阻器的滑片P應置于最大值左端；
（3）小燈泡不亮，電流表沒有示數，說明電路中有斷路的地方，電壓表有明顯偏轉，說明電壓表的兩個接線柱和電源連接的部分沒有斷路，故障是小燈泡斷路了；
調節滑動變阻器使電壓表示數為3.8V，燈泡正常發光；
電流表使用的是0-0.6A量程，分度值0.02A，由乙圖，此時燈泡電流0.32A，所以燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W；
（4）燈泡正常發光時，滑動變阻器電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表0～15V量程已壞，無法按常規方法進行實驗，可以把電壓表并聯在滑動變阻器兩端，當電壓表示數是2.2V時，燈泡電壓等于額定電壓3.8V，間接測燈泡電壓，實驗電路圖如圖所示：
．
故答案為：（1）見上圖；（2）左；（3）小燈泡斷路了；調節滑動變阻器使電壓表示數為3.8V；1.216；（4）見上圖；2.2．

點評 本題考查了探究燈泡額定功率的實驗：實物圖的連接、滑動變阻器的選擇、實驗的注意事項、電路故障的判斷、電功率的計算和實驗電路圖的設計等，雖然涉及的知識點較多，但都是基本內容，要多注意基礎知識的學習．