Question

5．在測定“小燈泡電功率”的實驗中：

（1）小聰連接的部分電路如圖所示，小明經過檢查發現，其中有一處接線錯誤，請在錯誤的接線上用“×”標出，閉合開關后，這根錯誤接線對電路產生的后果是燒壞電流表與電源．去掉這根錯誤的接線后，請在圖中再補上一根接線，使實驗能夠正確測量出小燈泡正常發光時的電功率；
（2）正確連接電路后，為了測量小燈泡的額定功率，小聰接下來的操作是觀察電壓表示數，移動滑片，直到電壓表示數等于燈泡額定電壓為止，記下電流表的示數I，最后根據P=UI計算小燈泡正常發光時的電功率；
（3）老師告訴大家，實驗桌上均準備了“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的小燈泡各一個，但小紅的實驗臺上的兩個燈泡外形完全相同且文字標識已模糊不清，為鑒別它們，小聰將兩個燈光同時接入電路，根據燈泡的亮度就可以辨別了，請你在虛線框內畫出小聰的實驗電路，并說明小聰判斷的方法和過程．

Answer 1

分析 （1）根據電壓表、電流表和滑動變阻器的使用原則仔細檢查電路，找出不符合原則的地方即可．根據伏安法測小燈泡功率的原理可知：測出它兩端的電壓和通過它的電流，則電流用電流表來測量，電流表和電阻串聯在一起；電壓表來測電阻兩端電壓，和待測電阻并聯，滑動變阻器與小燈泡串聯．
（2）移到滑片，注意觀察電壓表示數，當電壓表示數等于燈泡額定電壓時，燈泡正常發光，并記下電流表示數．
（3）根據燈泡亮度辨別燈泡：兩燈串聯或兩燈并聯．

解答 解：從電源的正極開始，沿著電流的流向，按照電壓表、電流表和滑動變阻器的使用原則逐個分析，可發現滑動變阻器不是一上一下的接入電路，同時把上面的兩個接線柱連入了電路，這樣會使電流不經過任何的用電器，直接回到電源的負極，造成電源短路，從而燒壞電流表與電源；
正確的電路連接是去掉這根錯誤的接線，再將電壓表并聯在燈泡兩端，因燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表量程選擇0-3V，如下圖所示：


（2）正確連接電路后，為了測量小燈泡的額定功率，實驗操作是：觀察電壓表示數，移動滑片，直到電壓表示數等于燈泡額定電壓為止，記下電流表的示數I，再根據P=UI計算出小燈泡正常發光時的電功率．
（3）兩燈泡的額定電流相等，根據歐姆定律，3.8V燈的電阻大，將兩燈泡串聯，如下圖所示，通過燈泡的電流相等，根據P=I²R，電阻較大的實際功率大，燈更亮，所以亮的為3.8V燈泡亮度大；

或將兩燈并聯，如下圖所示，因并聯電路電壓相等，因P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，所以電阻大的燈實際功率較小，亮度小，即兩燈中暗一些的為3.8V的燈泡．

故答案為：
（1）燒壞電流表與電源；電路圖如上圖一所示；
（2）觀察電壓表示數，移動滑片，直到電壓表示數等于燈泡額定電壓為止，記下電流表示數I；
（3）將兩燈泡串聯，如上圖二所示，燈亮的為3.8V燈泡；根據歐姆定律，3.8V燈的電阻大，將兩燈泡串聯，通過燈泡的電流相等，根據P=I²R，3.8V的燈電阻較大，實際功率大，燈更亮；
（或將兩燈并聯，因并聯電路電壓相等，因P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，所以電阻大的燈實際功率較小，亮度小，即兩燈中暗一些的為3.8V的燈泡．）

點評 本題測小燈泡的電功率，考查電路的連接、操作過程、決定燈亮度的因素及設計實驗方案的能力，有一定難度．