Question

20．在“測定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)同學(xué)用一個電壓表、一個電流表、一個開關(guān)、電壓為6V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和一個標(biāo)有“20Ω 1.5A”的滑動變阻器，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路．
（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI．
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，按照如圖甲所示的電路圖，將圖乙的實(shí)物電路連接完整，當(dāng)滑片P向右移動時電流表示數(shù)增大（連線不得交叉）．

（3）連接好電路后滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于A（填“A”或“B”）端．
（4）小強(qiáng)同學(xué)電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)．接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是C．
A．更換小燈泡
B．檢查電路是否斷路
C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（5）在實(shí)驗(yàn)中，若電壓表示數(shù)為2V，電流表示數(shù)如圖丙所示，則燈泡的實(shí)際功率是0.48W；小強(qiáng)同學(xué)若想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖乙中滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為3.8V．
（6）實(shí)際測量過程中小強(qiáng)才發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V量程已損壞（另一量程完好），但他仍想利用現(xiàn)有器材測出小燈泡的額定功率，請你幫小強(qiáng)重新設(shè)計(jì)新的電路圖并畫在圖丁的方框內(nèi)．

（7）小強(qiáng)按重新設(shè)計(jì)的電路圖繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.2V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖戊所示，則小燈泡的額定功率是1.44W．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI；
（2）實(shí)驗(yàn)中，電流表、燈泡、變阻器串聯(lián)，根據(jù)滑片右移電流表示數(shù)增大，確定其接線柱；
（3）連接好電路后滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑至最大值處；
（4）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說明電路是通路，不用更換燈泡，也不用檢查電路是否斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過大的原因，然后進(jìn)行下一步操作；
（5）根據(jù)電流表的量程和分度值讀數(shù)示數(shù)，利用P=UI求出燈泡的實(shí)際功率；要測小燈泡的額定功率，應(yīng)增大電壓表的示數(shù)達(dá)到3.8V，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和滑動變阻器接入電路中電阻的變化，然后確定滑片移動的方向；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，當(dāng)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進(jìn)行測量；
（7）電壓表的示數(shù)為2.2V時燈泡兩端的電壓為3.8V，此時燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等；根據(jù)實(shí)際電壓2V時計(jì)算燈泡電阻，由此計(jì)算燈泡正常發(fā)光時可能的電流，據(jù)此確定電流表的量程，且根據(jù)分度值讀出示數(shù)，利用P=UI求出小燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）測定小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI；
（2）實(shí)驗(yàn)中電流表、燈泡、變阻器串聯(lián)，滑片P向右移動時電流表示數(shù)增大，所以應(yīng)將B接線柱接入電路中，電流表使用0-0.6A量程，如圖所示：
；
（3）為了保護(hù)電路，連接好電路后滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑至最大值處A端；
（4）閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡沒壞，也不是斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，接下來的操作是：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，故選：C；
（5）電壓表示數(shù)為2V，由圖丙，電流表量程為0～0.6A，分度值0.02A，示數(shù)為0.24A，
則小燈泡的功率P=UI=2V×0.24A=0.48W；
要測燈泡的額定功率，應(yīng)增大電壓表的示數(shù)達(dá)到3.8V，
所以要提高燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，需要減小滑動變阻器接入電路電阻，即應(yīng)將滑片P向B端移動；
（6）當(dāng)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，燈泡正常發(fā)光，讀出此時電流表示數(shù)即可計(jì)算出其額定功率．電路圖如下圖所示：

（7）調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.2V時，小燈泡兩端的電壓為3.8V，此時燈泡正常發(fā)光；
燈泡電壓2V時：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.24A}$≈8.3Ω，
當(dāng)燈泡電壓為3.8V時，
電流約：I′=$\frac{{U}_{額}}{R}$=$\frac{3.8V}{8.3Ω}$≈0.46A，
燈泡電阻受溫度影響，溫度越高電阻越大，所以正常發(fā)光時電流小于0.46A，所以，圖戊中電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，燈泡正常發(fā)光時示數(shù)I_L=0.4A，
則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=3.6V×0.4A=1.44W．
故答案為：（1）P=UI；（2）見上圖；（3）A；（4）C；（5）0.48；B；3.8；（6）見上圖；（7）1.44．

點(diǎn)評 本題考查了測小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，涉及到實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)物圖的連接、電路圖的設(shè)計(jì)、電流表的讀數(shù)和額定功率的計(jì)算，關(guān)鍵是會確定電表的量程．