Question

2．在“測(cè)定小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示，他選用的小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω左右，電源為6V且不變．

（1）小明注意到了開關(guān)應(yīng)斷開；接通電路前，小明還應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最左（左/右）端．
（2）連好電路后，閉合開關(guān)S，小明發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光．電流表的示數(shù)為零．電壓表的示數(shù)為6V，產(chǎn)生故障的原因可能是哪幾種情況BC．（填寫序號(hào)）
A．小燈泡短路  B．小燈泡的燈絲斷了  C．小燈泡的燈座接觸不良  D．電壓表的正、負(fù)接線柱接反
E．滑片放在最小值處．
（3）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡在額定電壓下正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)位置如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.064W．
（4）在實(shí)驗(yàn)中相互診斷出現(xiàn)的問題，對(duì)學(xué)習(xí)很有幫助．請(qǐng)你也參與進(jìn)來，對(duì)下面的問題進(jìn)行診斷．（指出錯(cuò)誤，或說明錯(cuò)誤的原因）
病癥一：測(cè)小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格設(shè)計(jì)有不妥之處．小燈泡的電功率隨電壓的變化而變化，求平均值無意義

次數(shù)	U/V	I/A	P/W
1	2.00	0.16	0.32
2	3.00	0.27	0.81
小燈泡電功率的平均值P平均=0.59W

病癥二：連接電路后閉合開關(guān)，電壓表和電流表的示數(shù)出現(xiàn)如圖丙所示的非正常情況．
①電壓表的正負(fù)接線柱接反了②電流表的量程太小
（5）小華在用小明的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，遇到下面的問題，請(qǐng)你為她解決問題．
問題：電壓表的15V的量程壞了，不增加其它器材，如何去測(cè)量小燈泡的額定功率？在圖丁虛線方框中畫出電路圖，并在下面寫出步驟及表達(dá)式．
簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)步驟：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，燈泡正常工作；
②測(cè)出此時(shí)電路中的電流I；
根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率
表達(dá)式：P_額=3.8I（用步驟里的物理量表達(dá)）．

Answer 1

分析 （1）在連接電路時(shí)，應(yīng)注意開關(guān)斷開，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片移至最大阻值處．
（2）若燈泡不亮，電路中無電流，則電路某處斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）從實(shí)物圖可知電流表的量程，然后根據(jù)電流表指針讀出電流值，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
（4）一、根據(jù)公式P=UI測(cè)量小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)的目的是燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率，設(shè)計(jì)表格中求電功率的平均值是無意義的．
二、電壓表指針偏轉(zhuǎn)到最左端，可判斷電流流經(jīng)電壓表的方向反了，由此可判斷出其正負(fù)接線柱連接反了；
電流表指針偏轉(zhuǎn)到最右端，可判斷是選擇的量程小，應(yīng)換用較大的量程．
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得，當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓小于3V；測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，間接得到燈泡的額定電壓．燈泡在額定電壓下正常發(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求出小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開．
由于滑動(dòng)變阻器接了下面右邊的接線柱，所以在閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)移至最左端．
（2）A、小燈泡短路，則電壓表的示數(shù)為零，所以A錯(cuò)誤；
B、小燈泡的燈絲斷了，則燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)為6V，所以B正確；
C、小燈泡的燈座接觸不良，則燈泡不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)為6V，所以C正確；
D、電壓表的正、負(fù)接線柱接反，則電壓表指針反轉(zhuǎn)，所以D錯(cuò)誤；
E、滑片放在阻值最小處，電流表示數(shù)較大，所以E錯(cuò)誤．
（3）由實(shí)物圖可知，電流表的量程為0.6A，所以電流表的讀數(shù)為0.28A，額定功率P=UI=3.8V×0.28A=1.064W．
（4）病癥一：表格設(shè)計(jì)中功率的平均值P是錯(cuò)誤的．因?yàn)楦鶕?jù)公式P=UI可知：不同電壓下小燈泡的實(shí)際電功率是不一樣的，所以表格中求小燈泡電功率的平均值P是沒有意義的．
病癥二：電壓表的指針偏向最左端是正負(fù)接線柱接反了；電流表的指針偏向最右端是選用的量程過��；
（5）電源電壓為6V，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡正常工作時(shí)的電壓為3.8V，則滑動(dòng)變阻器的電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，所以用電壓表0～3V量程時(shí)，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電壓為2.2V時(shí)，燈泡正常工作．
電路圖如圖．

簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，燈泡正常工作；②測(cè)出此時(shí)電路中的電流I；
根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率為P=UI=3.8I．
故答案為：（1）斷開；左；（2）BC；（3）1.064；（4）病癥一：小燈泡的電功率隨電壓的變化而變化，求平均值無意義；病癥二：①電壓表的正負(fù)接線柱接反了；②電流表的量程太��；（5）①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.2V，燈泡正常工作；②測(cè)出此時(shí)電路中的電流I；根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率；3.8I．

點(diǎn)評(píng) 本題是“測(cè)量小燈泡的功率”，涉及到實(shí)物的連接、電壓表量程的選擇、故障的分析及功率的計(jì)算等，比較全面的考查了此實(shí)驗(yàn)，屬于難題．