Question

如圖所示，是測量小燈泡電功率的實物元件圖，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，滑動變阻器標有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．
（1）本實驗的原理是：______；
（2）請用筆畫線代替導線，把右圖中的電路元件連接成實驗電路．（要求：滑片P向左移時燈變亮，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證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應示數填入下表．

猜想	電流表示數/A	電壓表示數/V
若A成立
若B成立

（4）排除故障后，在測量小燈泡的額定功率時，應先調節 ______，使小燈泡兩端電壓為 ______V，再測出電路中的 ______，即可計算出額定功率；若小燈泡兩端實際電壓為額定電壓的1.2倍，則實際功率為額定功率的 ______倍．（假設電阻值不變）
（5）實際測量過程中小剛才發現電壓表0～15V量程已損壞（另一量程完好），但他仍想利用現有器材測出小燈泡的額定功率，請你幫小剛重新設計新的電路圖并畫在下面的方框內．

（6）小剛按重新設計的電路圖繼續實驗，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數為 ______V時，小燈泡正常發光，此時電流表示數如上右圖所示，則小燈泡的額定功率是 ______W．
（7）實驗時，若發現電流表指針擺動分別出現了如下圖甲、乙所示的兩種情況．請分析在使用電流表時分別存在什么問題，并寫在下面的橫線上．

甲現象存在的問題：______；
乙現象存在的問題：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）對與測量類的實驗，它的實驗原理就是指實驗要根據什么來做，因此要考慮被測量物理量的計算公式．
（2）根據電壓表、電流表、滑阻的接線原則和要求，把電壓表與燈泡并聯，電流表與燈泡串聯，滑阻下面接線柱接左邊的．
（3）根據電流表、電壓表有無讀數來判斷電路錯誤時，要考慮電流表、電壓表的連接方式和自身特點．電流表無示數說明電路斷路，電壓表有示數且接近電源電壓，說明和電壓表并聯的用電器斷路．
（4）要根據電路中各元件的作用來考慮這個空的答案．當小燈泡兩端實際電壓為額定電壓的1.2倍時，在電阻不變時，電流也會變為原來的1.2倍，根據公式P=I²R可知，實際功率變為原來的1.44倍．
（5）可根據串聯電路電壓特點計算，若滑阻與電壓表并聯時是否超過電壓表的3v量程，若不超過可設計電壓表與滑阻并聯的電路來完成燈泡額定功率的測量．
（6）根據第五小題設計的電路圖可知：滑阻電壓為2.2V時，燈泡電壓為額定電壓，正常發光，此時讀出電流表讀數0.4A，利用公式P=UI 計算就可．
（7）甲圖電流表指針反轉，根據電流表出現這一現象的原因來解題；乙圖電流表指針偏轉角度太小，這樣讀數誤差較大，可以根據出現這種情況的原因來解題．
解答：解：（1）根據電功率計算公式和電路元件可知該實驗原理為：P=UI；
（2）按要求連接實物如圖：
；
（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，電壓表的讀數接近電源電壓；如果B成立，電路也是斷路，電流為0，電流表示數為0，而電壓表是和燈泡并聯，電流在滑阻處斷路，電流流不到電壓表，故電壓表示數也為0．
具體讀數如表：

猜想	電流表示數/A	電壓表示數/V
若A成立		6
若B成立

（4）滑動變阻器起調節燈泡電壓的作用，當燈泡為額定電壓3.8V時，功率為額定功率，當小燈泡兩端實際電壓為額定電壓的1.2倍時，在電阻不變時，電流也會變為原來的1.2倍，根據公式P=I²R可知，實際功率變為原來的1.44倍；
故答案為：滑動變阻器、3.8、電流、1.44．
（5）4節干電池的電壓為6V，當燈泡在額定電壓下工作時，根據串聯電路電壓特點可知：滑阻電壓為（6V-3.8V）=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設計電壓表與滑阻串聯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節干電池6V，根據串聯電路電壓特點可知：滑阻電壓為2.2V時，燈泡電壓為額定電壓3.8V，正常發光，此時讀出電流表讀數0.4A，則P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案為：2.2、1.52．
（7）甲的問題：電流表指針反轉，所以電流表正負接線柱接反；
乙的問題：電流表指針偏轉角度太小，所以電流表所選量程過大．
點評：本題考查了多個知識，實物圖的連接、電路錯誤的判斷等，要利用所學知識認真分析，總結方法．