Question

17．如圖所示，是測量小燈泡電功率的實(shí)物元件圖，其中電源是由三只蓄電池組成，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．
（1）本實(shí)驗(yàn)的原理是：P=UI；
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖1中的電路元件連接成實(shí)驗(yàn)電路．（要求：滑片P向左移時(shí)燈變亮，且連線不得交叉）
（3）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小剛猜想：
A．可能燈絲斷了             B．可能是變阻器開路
C．可能是小燈泡短路         D．可能是電流表開路
請你借助已連好電路中的電流表和電壓表驗(yàn)證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應(yīng)示數(shù)填入表．

猜  想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立
如果B成立

（4）排除故障后，在測量小燈泡的額定功率時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端電壓為3.8V，再測出電路中的電流，即可計(jì)算出額定功率；若小燈泡兩端實(shí)際電壓為額定電壓的1.2 倍，則實(shí)際功率為額定功率的1.44倍．（假設(shè)電阻值不變）
（5）實(shí)際測量過程中小剛才發(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，請你幫小剛重新設(shè)計(jì)新的電路圖并畫在圖2的方框內(nèi)．

（6）小剛按重新設(shè)計(jì)的電路圖繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率是1.52W．
（7）實(shí)驗(yàn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)電流表指針擺動(dòng)分別出現(xiàn)了如圖4甲、乙所示的兩種情況．請分析在使用電流表時(shí)分別存在什么問題，并寫在下面的橫線上．

甲現(xiàn)象存在的問題：電流表指針反轉(zhuǎn)，所以電流表正負(fù)接線柱接反；
乙現(xiàn)象存在的問題：電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，所以電流表所選量程過大．

Answer 1

分析 （1）對與測量類的實(shí)驗(yàn)，它的實(shí)驗(yàn)原理就是指實(shí)驗(yàn)要根據(jù)什么來做，因此要考慮被測量物理量的計(jì)算公式．
（2）根據(jù)電壓表、電流表、滑阻的接線原則和要求，把電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑阻下面接線柱接左邊的．
（3）根據(jù)電流表、電壓表有無讀數(shù)來判斷電路錯(cuò)誤時(shí)，要考慮電流表、電壓表的連接方式和自身特點(diǎn)．電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，說明和電壓表并聯(lián)的用電器斷路．
（4）要根據(jù)電路中各元件的作用來考慮這個(gè)空的答案．當(dāng)小燈泡兩端實(shí)際電壓為額定電壓的1.2倍時(shí)，在電阻不變時(shí)，電流也會變?yōu)樵瓉淼?.2倍，根據(jù)公式P=I²R可知，實(shí)際功率變?yōu)樵瓉淼?.44倍．
（5）可根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)計(jì)算，若滑阻與電壓表并聯(lián)時(shí)是否超過電壓表的3v量程，若不超過可設(shè)計(jì)電壓表與滑阻并聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量．
（6）根據(jù)第五小題設(shè)計(jì)的電路圖可知：滑阻電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為額定電壓，正常發(fā)光，此時(shí)讀出電流表讀數(shù)0.4A，利用公式P=UI 計(jì)算就可．
（7）甲圖電流表指針反轉(zhuǎn)，根據(jù)電流表出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因來解題；乙圖電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，這樣讀數(shù)誤差較大，可以根據(jù)出現(xiàn)這種情況的原因來解題．

解答 解：（1）根據(jù)電功率計(jì)算公式和電路元件可知該實(shí)驗(yàn)原理為：P=UI；
（2）按要求連接實(shí)物如圖：
；
（3）如果A成立，電路為斷路，則電流為0，而電壓表和燈泡并聯(lián)，電壓表的讀數(shù)接近電源電壓；如果B成立，電路也是斷路，電流為0，電流表示數(shù)為0，而電壓表是和燈泡并聯(lián)，電流在滑阻處斷路，電流流不到電壓表，故電壓表示數(shù)也為0．
具體讀數(shù)如表：

猜想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
若A成立	0	6
若B成立	0	0

（4）滑動(dòng)變阻器起調(diào)節(jié)燈泡電壓的作用，當(dāng)燈泡為額定電壓3.8V時(shí)，功率為額定功率，當(dāng)小燈泡兩端實(shí)際電壓為額定電壓的1.2倍時(shí)，在電阻不變時(shí)，電流也會變?yōu)樵瓉淼?.2倍，根據(jù)公式P=I²R可知，實(shí)際功率變?yōu)樵瓉淼?.44倍；
（5）4節(jié)干電池的電壓為6V，當(dāng)燈泡在額定電壓下工作時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑阻電壓為（6V-3.8V）=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設(shè)計(jì)電壓表與滑阻串聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量．
電路圖如圖：

（6）電源電壓為4節(jié)干電池6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑阻電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為額定電壓3.8V，正常發(fā)光，此時(shí)讀出電流表讀數(shù)0.4A，則P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
（7）甲的問題：電流表指針反轉(zhuǎn)，所以電流表正負(fù)接線柱接反；
乙的問題：電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，所以電流表所選量程過大．
故答案為：（1）P=UI；（2）向上圖；（3）0；6；0；0；（4）滑動(dòng)變阻器；3.8；電流；1.44；（5）見上圖；（6）2.2；1.52；（7）電流表指針反轉(zhuǎn)，所以電流表正負(fù)接線柱接反；電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，所以電流表所選量程過大．

點(diǎn)評 本題考查了多個(gè)知識，實(shí)物圖的連接、電路錯(cuò)誤的判斷等，要利用所學(xué)知識認(rèn)真分析，總結(jié)方法．