Question

測量小燈泡的額定功率，器材如圖1所示，其中被測燈泡的額定電壓為3.8V估計它的額定功率為1W左右，電源電壓恒為6V，電流表的量程為0～0.6A和0～3A電壓表的量程為0～3V和0～15V，開關，滑動變阻器，備用導線若干．
（1）該實驗的原理是______．
（2）連接開關時應將______閉合開關前，滑動變組器的滑片到是______（左或右）．
（3）完成電路
（4）連接電路后，閉合開關，無論怎樣移動滑片電流表指針均無偏轉，電壓表指針有明顯的偏轉，這可能是由于______造成．排除故障后，調節滑動變阻器，使電壓表調3.8V，電流表的指針如圖2所示，此時電流表系數為______A小燈泡額定功率為______W．
（5）若實驗中發現電壓表0～15V量程不靈，無法按常規方法進行實驗，請你在不增減器材的情況下重新設計電路圖完成實驗設計電路圖畫在方框中．
（6）若實驗中有四種規格的滑動變阻器，“10Ω1A”“15Ω1.5A”“20Ω2A”“50Ω2A”則無論是正常實驗還是后來重新設計的實驗都是選用______規格的滑動變阻器為宜．

Answer 1

【答案】分析：（1）測燈泡功率的實驗原理是電功率公式P=UI．
（2）連接電路時，開關應斷開；閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值．
（3）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，把滑動變阻器、燈泡串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端．
（4）根據電路故障現象分析電路故障原因；根據電流表量程由圖示電流表確定電流表的分度值，
讀出電流表示數，然后由電功率公式P=UI求出電功率．
（5）電壓表大量程損壞，可以用小量程與滑動變阻器并聯，間接測燈泡電壓．
（6）由電源電壓與燈的額定電壓、串聯電路的電壓特點計算滑動變阻器的最小阻值，然后選擇滑動變阻器．
解答：解：（1）伏安法測小燈泡功率的實驗原理是電功率公式：P=UI．
（2）連接電路時，開關應將斷開；閉合開關前，
滑動變組器的滑片應移到左端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大．
（3）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表選0～15V量程，
燈泡與滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端電路圖如圖甲所示．
（4）電流表指針無偏轉，電路可能存在斷路；電壓表指針有明顯的偏轉，
說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯電路之外不存在斷路，則電路故障是：
與電壓表并聯的燈泡斷路；由電路圖可知，電流表量程是0～0.6A，
由圖2所示電流表可知，電流表分度值是0.02A，電流表示數是0.36A；燈泡功率P=UI=3.8V×0.36A=1.368W．
（5）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量程不靈，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，實驗電路圖如圖乙所示．
（6）①∵P=，∴燈泡電阻約為R_L===14.44Ω≈14Ω；
∵P=UI，∴燈的正常工作電流約為I═=≈0.26A；
∵I=，∴此時電路總電阻R==≈23Ω，
滑動變阻器接入電路的阻值為R_滑=R-R_L=23Ω-14Ω=9Ω＜10Ω；
②電壓表與滑動變阻器并聯時，滑動變阻器接入電路的阻值：
∵I=，∴R_滑′==≈8.46Ω＜10Ω；
因此滑動變阻器可選：“10Ω1A”．

故答案為：（1）P=UI；（2）斷開；左；（3）電路圖如圖甲所示；
（4）燈泡斷路；0.36；1.368；（5）電路圖如圖乙所示；（6）“10Ω1A”．
點評：本題考查了實驗原理、實驗注意事項、連接實物電路圖、設計實驗原理圖、實驗器材的選擇等問題，涉及的問題較多，是常考問題，一定要掌握．