Question

在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)燈泡的額定電壓為3.8V．
（1）圖甲是小婷同學(xué)沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線幫她將電路連接完整；
（2）小婷連接完最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈泡立即發(fā)出很亮的光，其操作存在的問(wèn)題是：①

連接電路時(shí)開關(guān)沒(méi)有斷開

；②

變阻器的阻值沒(méi)有調(diào)到最大

；
（3）糾正上述操作后，小婷測(cè)出三組數(shù)據(jù)，第一次當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則通過(guò)小燈泡的電流為

0.28

A，實(shí)際功率為

0.84

W，要測(cè)出小燈泡的額定功率，她應(yīng)將變阻器的滑片P向

A

端移動(dòng)（選填“A”或“B”），同時(shí)眼睛應(yīng)觀察

電壓表

（選填“電流表”或“電壓表”）的示數(shù)．
（4）由于電壓表?yè)p壞，小聰同學(xué)再利用一個(gè)阻值已知的電阻R₀，設(shè)計(jì)了另一種實(shí)驗(yàn)方案測(cè)小燈泡的額定功率，電路如圖丙所示，其中電源電壓一定但未知，具體操作如下：①斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)滑片P至某一位置，讀出電流表示數(shù)I₁；②

再斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂，讀出電流表示數(shù)I₂

；先算出燈泡的電阻R_L=

I1R0

I2-I1

（用所測(cè)的物理量和已知量表示），再根據(jù)P_額=

U額2

RL

，計(jì)算燈泡的額定功率；
③按此方案測(cè)量，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)值相差較大，原因是：

所測(cè)燈泡電阻不是燈泡在正常發(fā)光時(shí)的電阻，燈泡電阻隨溫度變化而變化

．仔細(xì)分析后，小聰認(rèn)為要準(zhǔn)確測(cè)出燈泡的額定功率，只需將上述步驟①改為：

斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)變阻器滑片P，使電流表示數(shù)為3.8V/R₀

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，把電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）由圖乙所示電流表確定電流表的量程與分度值，讀出電流表的示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的實(shí)際功率；燈泡電壓小于額定電壓，要測(cè)額定功率，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的接法判斷滑片的移動(dòng)方向，移動(dòng)滑片時(shí)，眼睛要注視電壓表示數(shù)．
（4）小紅小組想使用等效替代法，根據(jù)等效替代法分析答題；開關(guān)撥到2時(shí)，應(yīng)保持滑片位置不動(dòng)；
由歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出流過(guò)燈泡的電流，最后由歐姆定律求出燈泡的電阻；
燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時(shí)的阻值不相等，所以根據(jù)P_額=

U額2

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大；為準(zhǔn)確測(cè)出燈泡功率，只需在步驟②中進(jìn)行如下操作即可：開關(guān)S拔到位置1，移動(dòng)滑片P直到燈泡正常發(fā)光為止，讀出電流表示數(shù)I₁．

解答：解：（1）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表選0～15V量程，電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（2）連接完最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈泡立即發(fā)出很亮的光，其操作存在的問(wèn)題是①連接電路時(shí)開關(guān)沒(méi)有斷開；②變阻器的阻值沒(méi)有調(diào)到最大．
（3）由圖乙所示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.28A，燈泡功率P=UI=3V×0.28A=0.84W；燈泡電壓小于額定電壓，要測(cè)出小燈泡的額定功率，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，由電路圖可知：應(yīng)將變阻器的滑片P向A端移動(dòng)，同時(shí)眼睛應(yīng)觀察電壓表的示數(shù)．
（4）實(shí)驗(yàn)步驟為：②再斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂，讀出電流表示數(shù)I₂；
斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁時(shí)，燈泡與電阻并聯(lián)，燈泡兩端的電壓U_L=U_R=I₁R，
斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂時(shí)，由并聯(lián)電路特點(diǎn)知：流過(guò)燈泡的電流I_燈=I₂-I₁，
則燈泡電阻R_L=

UL

IL

=

I1R0

I2-I1

；
③因?yàn)闊襞蓦娮桦S溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時(shí)的阻值不相等，
所以根據(jù)P_額=

U額2

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大；
要準(zhǔn)確測(cè)出燈泡的額定功率，只需將上述步驟①改為：
斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)變阻器滑片P，使電流表示數(shù)為

3.8V

R0

．  
故答案為：不動(dòng)；

I1R

I2-I1

；燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時(shí)的阻值不相等，所以根據(jù)P₀=

U 2 0

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大；開關(guān)S拔到位置1，移動(dòng)滑片P直到電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

=

3.8V

R

為止，讀出電流表示數(shù)I₁．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）連接電路時(shí)開關(guān)沒(méi)有斷開；變阻器的阻值沒(méi)有調(diào)到最大；（3）0.28；0.84；A；電壓表；（4）②保持滑片P位置不動(dòng)，再斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂，讀出電流表示數(shù)I₂；

I1R0

I2-I1

；③所測(cè)燈泡電阻不是燈泡在正常發(fā)光時(shí)的電阻，燈泡電阻隨溫度變化而變化；  改為：斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)變阻器滑片P，使電流表示數(shù)為

3.8V

R0

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了連接電路圖、歐姆定律的應(yīng)用、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)，連接電路圖時(shí)，要注意電表量程的選擇，注意電表正負(fù)接線柱不要接反，第（4）小題有一定的難度，解題是時(shí)要注意認(rèn)真分析．