Question

在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中，小明同學設計的電路如圖甲所示，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）正確連好電路后，閉合開關前應把滑動變阻器滑片的位置調到______（填寫“A”或“B”）
（2）連好電路后，閉合開關S，小明發現燈泡不發光，電流表的示數為零，電壓表的示數為6V，產生故障的原因可能是哪幾種情況______．（填寫序號）
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、負接線柱接反  
E．滑片放在最小值處
（3）排除故障后，調節滑動變阻器使小燈泡的額定電壓下正常發光時，電流表的示數位置如圖乙所示，則燈泡的額定功率為______W．
（4）小華在用小明的器材進行實驗時，遇到下面的問題，請你為她解決問題：
問題：電壓表的15V的量程壞了，不增加其它器材，如何去測量小燈泡的額定功率？在虛線方框中畫出電路圖，并在方框的右邊寫出步驟及表達式
簡要實驗步驟：表達式：P_額=______．
（用步驟里的物理量表達）
（5）在實驗中相互診斷出現的問題，對學習很有幫助．請你也參與進來，對下面的問題進行診斷．（指出錯誤，或說明錯誤的原因）
病癥一：測小燈泡電功率實驗數據的表格設計有不妥之處．
病癥二：連接電路后閉合開關，電壓表和電流表的示數出現如圖丁所示的非正常情況．

次數	U/V	I/A	P/W
1	2.00	0.16	0.32
2	2.50	0.25	0.63
3	3.00	0.27	0.81
小燈泡電功率的平均值P平均=0.59W

病癥一診斷	病癥二診斷
______	______

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合開關前，滑動變阻器滑片處于最大阻值處．
（2）用電壓表檢查電路故障時，當電路出現一處斷路時，
如果斷路在電壓表并聯的兩點之間，電壓表串聯在電路中，測電源電壓，電壓表示數等于電源電壓．
如果斷路在電壓表并聯的兩點之外，電壓表并聯的部分無電流，無電壓，電壓表示數為0．
（3）從實物圖可知電流表的量程，然后根據電流表指針讀出電流值，根據P=UI計算額定功率．
（4）根據串聯電路電壓特點可得，當燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓小于3V；測滑動變阻器電壓，間接得到燈泡的額定電壓．燈泡在額定電壓下正常發光；根據電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數；根據P=UI求出小燈泡的額定功率．
（5）一、根據公式P=UI測量小燈泡電功率實驗的目的是燈泡在不同電壓下的實際功率，設計表格中求電功率的平均值是無意義的．
二、電壓表指針偏轉到最左端，可判斷電流流經電壓表的方向反了，由此可判斷出其正負接線柱連接反了；
電流表指針偏轉到最右端，可判斷是選擇的量程小，應換用較大的量程．
解答：解：（1）滑動變阻器接右半段，滑片處于A端，連入電路的電阻最大，電路電流最小，對電路起保護作用．
（2）燈泡不發光，電流表的示數為零，電壓表的示數為6V，可能電壓表就是材料了電源電壓，即滑片放在最小值處
引起的；也可能是電路出現了斷路，電壓表所在電路沒問題．斷路位置可能在燈泡處，如：小燈泡的燈絲斷了或燈泡的燈座接觸不良．故選B、C、E．
（3）由實物圖可知，電流表的量程為0.6A，所以電流表的讀數為0.28A，額定功率P=UI=3.8V×0.28A=1.064W．
（4）電源電壓為6V，燈泡和滑動變阻器串聯在電路中，燈泡正常工作時的電壓為3.8V，則滑動變阻器的電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，所以用電壓表0～3V量程時，并聯在滑動變阻器兩端，當滑動變阻器的電壓為2.2V時，燈泡正常工作．
電路圖如圖．

簡要的實驗步驟：①調節滑動變阻器，使電壓表的示數為2.2V，燈泡正常工作；②測出此時電路中的電流I；
根據P=UI即可求出燈泡的額定功率為P=UI=3.8I．
（5）病癥一：表格設計中功率的平均值P是錯誤的．因為根據公式P=UI可知：不同電壓下小燈泡的實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接線柱接反了；電流表的指針偏向最右端是選用的量程過小；
故答案為：（1）A；（2）B、C、E；（3）1.064；（4）3.8I；（5）小燈泡電功率的平均值P；電壓表的指針偏向最左端是正負接線柱接反了；電流表的指針偏向最右端是選用的量程過小．
點評：本題是“測量小燈泡的功率”，涉及到實物的連接、電壓表量程的選擇、故障的分析及功率的計算等，比較全面的考查了此實驗，屬于難題．