Question

如圖甲所示，是小明在“測量小燈泡電功率”實驗中連接的不完整的實驗電路，所用小燈泡的額定電壓為3.8V，電源是電壓為6V且保持不變的蓄電池組．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路連接完整．（要求：閉合開關(guān)后，滑片P向左移動時，小燈泡變亮）
（2）在連接電路前，開關(guān)應(yīng)________，防止因電路________（選填“短路”或“開路”）而損壞儀器．
（3）正確連接電路后，小明在實驗時，小燈泡突然熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，請你幫小明分析電路的故障可能是________．
（4）排除故障閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P，使電壓表示數(shù)為________V時，小燈泡正常發(fā)光，如果此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是________W，此時滑動變阻器連入電路的阻值為________Ω．（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）
（5）如果電壓表的0～15V量程被損壞，只有0～3V量程能正常使用，實驗室里也沒有其它電壓表可供更換，要求利用現(xiàn)有器材測出小燈泡的額定功率．請在虛線框中畫出你設(shè)計的電路圖．

Answer 1

解：
（1）燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表的量程為0～15V，且與燈泡并聯(lián)；滑動變阻器的左下方接線柱與燈泡左接線柱相連，如下圖所示：

（2）在連接電路前，開關(guān)要處于斷開狀態(tài)，防止短路現(xiàn)象發(fā)生時電流過大、損壞電路元件．
（3）小燈泡突然熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表并聯(lián)的部分斷路，電路的故障可能是小燈泡斷路．
（4）燈泡正常發(fā)光時的電壓為3.8V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為0.3A；
燈泡的額定功率P=U_LI=3.8V×0.3A≈1.1W；
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
滑動變阻器接入電路中的電阻R_滑==≈7.3Ω．
（5）當燈泡正常發(fā)光時，即要使燈泡電壓為3.8V，則滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，
所以把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為2.2V時，即可進行實驗．
電路圖如下圖所示：

故答案為：
（1）實物圖連接如上圖所示；
（2）斷開；短路；
（3）小燈泡斷路；
（4）3.8；1.1；7.3；
（5）電路圖如上圖所示．
分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且與燈泡并聯(lián)；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片P向左移動時小燈泡變亮說明電路中的電流變大、滑動變阻器接入電路的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中．
（2）連接實物圖時，開關(guān)要處于斷開狀態(tài)，防止短路現(xiàn)象發(fā)生時，電流過大，損壞元件．
（3）電壓表有示數(shù)說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，小燈泡不亮、電流表的示數(shù)為零說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)的部分斷路．
（4）額定電壓下燈泡正常發(fā)光，根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻．
（5）電源電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，當燈泡電壓為3.8V，滑動變阻器的電壓為2.2V＜3V，可以利用0～3V量程測量滑動變阻器的電壓．
點評：本題考查了電壓表的使用、電路圖的設(shè)計、故障問題分析、電流表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的特點和歐姆定律以及電功率公式的應(yīng)用等．這些知識點是伏安法測功率中最常見的內(nèi)容，一定要掌握好．