Question

4．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，選用如下器材：12V蓄電瓶一個、額定電壓為12V的小燈泡（額定功率小于16W）、電流表、電壓表、滑動變阻器（15Ω 2A）、開關和導線．如圖14甲所示是沒有連接完整的電路．

（1）請你用筆畫線代替導線，將電路連接完整．
（2）正確連接電路后，閉合開關，發現電流表有示數，電壓表有示數，燈泡卻不發光，導致這一現象的原因可能是燈泡斷路
（3）排除故障后，通過正確的操作，得到多組I、U數據，作出如圖乙所示的I-U圖象，由圖乙可知，燈泡兩端的電壓為12V時，通過燈泡的電流為1.2A，燈泡的額定功率為14.4W；該小燈泡符合（選填“符合”或“不符合”）制造規格．
（4）根據（1）問中連接好的電路，排除（2）問中的故障，閉合開關，移動變阻器滑片，能否實現燈泡兩端的電壓從零連續變化到12V？答：不能（選填“能”或者“不能”），其理由是：小燈泡有電阻會分壓，其兩端電壓不會為零，因此不能從零連續變化到12V．

Answer 1

分析 （1）本實驗中，電流表應與燈泡串聯，電壓表應與燈泡并聯，由燈泡的額定電壓確定電壓表量程，由燈泡正常發光電流確定電流表量程；
（2）閉合開關，燈泡不亮，可能是燈泡短路、或燈泡斷路、或燈泡之外電路存在斷路；電流表指針不動，說明電路斷路；電壓表有示數，說明電壓表與電源兩極相連，與電壓表并聯的小燈泡之外不存在斷路；綜合分析可知，電路故障是燈泡斷路；
（3）根據圖象找出燈泡兩端電壓為12V時對應的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率，根據額定功率判定燈泡是否符合規格；
（4）滑動變阻器與燈泡串聯，從燈泡有電阻這一角度分析．

解答 解：（1）燈泡與滑動變阻器串聯接入電路中，滑動變阻器采用一上一下的接法；燈泡的額定電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{16W}{12V}$=1.3A，故電流表的量程為0-3A；電壓表并聯到燈泡的兩端，如圖所示：
；
（2）閉合開關后，燈泡不亮，電壓表有示數，電流表指針幾乎不動，產生這一現象的原因是燈泡斷路；
（3）由圖象可知，燈泡兩端電壓U=12V，對應的電流I=1.2A，則燈泡的額定功率：P=UI=12V×1.2A=14.4W＜16W，故符合制造規格；
（4）由題意可知，滑動變阻器與燈泡串聯，閉合開關時，滑動變阻器連入阻值為其最大值，因為燈泡有電阻，燈兩端分得的電壓最小，但不能為0，所以不能實現燈泡兩端電壓從零連續變化到12V．
故答案為：（1）如圖；（2）燈泡斷路；（3）1.2；14.4；符合；（4）不能；小燈泡有電阻會分壓，其兩端電壓不會為零，因此不能從零連續變化到12V．

點評 此題考查電功率的測量，考查了實驗電路的設計、小燈泡電功率實驗中常見的故障分析，電功率的計算等，串聯電路分壓原理的理解，對學生的綜合分析能力要求比較高．