Question

小紅要測量額定電壓為3.8V小燈泡的功率（額定功率約1.2W）．器材如下：電源一個（6V），電流表一個（量程0～0.6A和0～3A），電壓表一個（量程0～3V和0～15V），開關一個，滑動變阻器一個，導線若干．
（1）請用筆畫線代替導線，完成圖中甲的實物電路的連接．

（2）小紅正確連好電路后，閉合開關，燈泡不亮，但電壓表、電流表都有示數，可能原因是______．
（3）解決了問題（2）以后小紅進行調節，在移動滑片的同時，要觀察______；若在某
位置電壓表的示數為4V時，電流表的指針位置如圖乙所示，此時電流表的示數為______A，小燈泡的實際功率為______W．
（4）在實驗過程中，若發現電壓表“0～15V”的量程已損壞，你能否重新設計出直接測定燈泡額定功率的合理電路圖，如果能，請畫出電路圖，如果不能，請說明理由．
（5）小紅將滑片從左到右移動過程中發現，電壓增大的要比電流增大快，這是因為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）連接實物圖時，應注意電流表、電壓表量程及電流方向，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）電路連接完畢，閉合開關，燈泡不亮，原因有二：無電流通過或電流太小；
（3）實驗目的是測量燈泡的額定功率，必須使燈泡兩端電壓為額定電壓；讀取電流表示數，首先明確電流表選擇的量程和對應的分度值；已知燈泡兩端電壓和通過的電流，用公式P=UI可以計算燈泡的實際功率；
（4）串聯電阻具有分壓作用，已知電源電壓6V和燈泡額定電壓3.8V，可以知道滑動變阻器兩端電壓低于3V；
（5）定值電阻通過的電流與兩端電壓成正比，燈絲電阻受溫度影響較大．
解答：解：
（1）已知小燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表應選擇0～15V量程并與小燈泡并聯．
（2）閉合開關，電流表、電壓表有示數，說明電路是通路，燈泡不亮，原因是通過燈泡的電流太小．由于燈泡與滑動變阻器串聯，電路電流太小，是因為滑動變阻器接入電路的電阻太大．
（3）電壓表與小燈泡并聯，調節滑動變阻器滑片，燈泡兩端電壓發生變化，所以需要觀察電壓表示數變化；燈泡額定電壓為3.8V，額定功率約1.2W，所以正常工作電流約I==≈0.32A．因此電流表選擇0～0.6A量程，讀數為0.34A；
小燈泡的實際功率為P=UI=4V×0.34A=1.36W．
（4）小燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V，所以將電壓表與滑動變阻器并聯，選擇0～3V量程．實驗過程中，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數為2.2V，小燈泡正常發光．
（5）小燈泡燈絲的材料、長度、橫截面積都是確定的，燈絲兩端電壓升高，電流增大，發光亮度增大，同時燈絲阻值相應增大．所以電壓增大的比電流快．
故答案為：
（1）實物連接如圖1
（2）滑動變阻器接入的阻值過大
（3）電壓表的示數；0.34； 1.36
（4）能；電路連接如圖2
（5）燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大
點評：正常電路電壓表與燈泡并聯，測量燈泡兩端電壓．此題（4）小題與之相反，電壓表與滑動變阻器并聯，測量滑動變阻器兩端電壓，既能滿足量程要求，又能完成實驗任務，采用的研究方法是轉換法，值得借鑒．