Question

19．小明按如圖所示電路圖做“測量燈泡的電功率”的實驗．實驗室可提供下列器材：
A．電流表（0-0.6A）
B．電壓表（0-3V和0-15V）
C．滑動變阻器R（阻值0～20Ω）
D．額定電壓為3.8V的待測燈泡L，（額定電流約為0.5A）
E．電源E（電壓6V并保持不變）
F．開關S及導線若干
G．定值電阻若干（阻值為2Ω和15Ω）

（1）請將圖甲的實物電路連接完整（要求：滑動變阻器的滑片向左移動時小燈變亮）．
（2）正確連接實驗電路后，開關試觸時，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數．其故障原因可能是燈泡斷路在隨后的實驗過程中，調節滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數為3V，電流表的示數如圖乙所示，此時小燈電功率為1.2W．
（3）實驗中，發現電流表損壞了，于是小明找來了一個單刀雙擲開關和一個定值電阻R₀（R₀=2Ω），設計了如丙電路圖，巧妙地測出了小燈的額定功率．小明在實驗中應該將S₂先接a（選填“a”或者“b”），其目的是調節滑動變阻器使電壓表的示數為3.8V，使燈泡正常發光．
（4）小明的方案引起了小華的興趣，她也按照這個電路進行實驗，只是將電路中的R₀換為15Ω，其他器材均相同，卻無法測出小燈額定功率，原因是R₀的電阻太大，電流太小．

Answer 1

分析 （1）根據小燈泡的額定電壓確定電壓表的量程、電壓表與燈泡并聯、滑動變阻器左移燈泡變亮，電阻變小接左下；
（2）閉合開關，電流表沒有示數，說明電路存在斷路；根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流值，利用公式P=UI計算出功率．
（3）由丙圖可知：沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯，首先使燈泡兩端的電壓等于3.8V．
（4）根據I=$\frac{U}{R}$計算出電流，判斷是否正常發光；

解答 解：（1）因為小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表的量程為0-15V，電壓表與燈泡并聯、滑動變阻器左移燈泡變亮，電阻變小，故滑動變阻器接左下接線柱，電路連接如圖所示：

（2）電流表無示數，說明電路斷路，與燈泡并聯的電壓表有示數，說明燈泡燈絲斷了；
根據圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.4A；
燈泡的功率為P=UI=3V×0.4A=1.2W．
（3）如丙電路圖，小明在實驗中應該將S₂先接a，調節滑動變阻器使電壓表的示數為3.8V，使燈泡正常發光；
（4）當換上15Ω的電阻后，電路的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{15Ω}$=0.4A＜0.5A，故燈泡不能正常發光．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡斷路；1.2；（3）a；調節滑動變阻器使電壓表的示數為3.8V，使燈泡正常發光；（4）R₀的電阻太大，電流太小．

點評 本題考查了設計實驗電路圖、電路故障分析、電表讀數；對電表讀數時，先確定電表量程與最小分度值，然后讀出電表示數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．