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）請用筆畫線代替導線，將圖1中的實物電路連接完整（連線不得交叉，正確選用電表的量程）；
（2）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

A

（填寫“A”或“B”）
（3）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

BC

．（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．
（4）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2所示，則燈泡的額定功率為

1.064

W．
（5）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：
問題一：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．
步驟：

①按實驗電路圖連接實驗電路；②閉合開關，調節滑動變阻器滑片使電壓表示數為2.2V，讀出電流表示數I；③整理實驗器材，燈泡功率P=UI=3.8I．

表達式：P_額=

3.8I

．（用步驟里的物理量表達）
問題二：電流表壞了，給你一個已知電阻R₀，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．
步驟：

①按實驗電路圖連接實驗電路，電壓表與燈泡并聯；②閉合開關，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數等于燈泡額定電壓3.8V；然后保持滑片位置不變，把電壓表與定值電阻并聯，測出定值電阻兩端電壓U；③整理實驗器材，通過定值電阻的電流I=

U

R0

，燈泡功率P=U_LI=

3.8U

R0

．

表達式：P_額=

3.8U

R0

．（用步驟里的物理量表達）
（6）在實驗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：連接完電路后，閉合開關，電壓表和電流表的示數出現如圖所示的非正常情況．

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=0.59 W

病癥一診斷	病癥二診斷
求不同電壓下功率的平均值沒有實際意義	電壓表正負接線柱接反了，所選電流表量程太小

Answer 1

分析：（1）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發光時的電流確定電流表量程，把滑動變阻器、燈泡、電流表串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端．
（2）閉合開關前，滑片應置于最大阻值處，根據電路圖確定滑片的位置．
（3）常見的電路故障有斷路與短路，根據電路故障現象分析電路故障原因．
（4）根據圖示電流表確定電流表分度值，讀出其示數，由P=UI求出燈泡功率．
（5）電壓表15V量程損壞了，可以用3V量程并聯在滑動變阻器兩端進行實驗，據此作出實驗電路圖、設計實驗步驟；
電流表損壞，可以把定值電阻與燈泡串聯，測出燈泡正常發光時定值電阻兩端電壓，應用歐姆定律求出電路電流，然后求出燈泡功率，據此設計實驗電路與實驗步驟．
（6）燈泡在額定電壓下的功率是燈泡的額定功率，不能把不同電壓下燈泡實際功率的平均值做為燈泡的額定功率；根據圖示電表從電表接法與量程選擇的角度分析答題．

解答：解：（1）燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選0～15V量程，燈泡正常發光時的電流約為I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，電流表選擇0～0.6A量程，把滑動變阻器、燈泡、電流表串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端實物電路圖如圖甲所示．
（2）由電路圖可知，閉合開關前滑片應置于A端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大．
（3）閉合開關，小燈泡不發光，可能是燈泡短路或電路存在斷路造成的；電流表示數為零，則電路存在斷路；
電壓表示數為6V，等于電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連，測電源電壓，電壓表并聯電路之外電路不存在斷路，
則電路斷路位置在于電壓表并聯的小燈泡處，可能是：小燈泡的燈絲斷了，或小燈泡的燈座接觸不良造成的，故選BC．
（4）電流表量程為0～0.6A，由圖2所示電流表可知，其分度值為0.02A，所示為0.28A，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.28A=1.064W．
（5）問題一：燈泡額定電壓為3.8V，電源電壓為6V，燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表15V量程損壞，可以用3V量程與滑動變阻器并聯，測滑動變阻器兩端電壓，實驗電路圖如圖乙所示；實驗步驟：①按實驗電路圖連接實驗電路；②閉合開關，調節滑動變阻器滑片使電壓表示數為2.2V，讀出電流表示數I；③整理實驗器材，燈泡功率P=UI=3.8I．
問題二、電流表損壞，實驗中沒有電流表，可以把定值電阻與燈泡串聯，測出通過定值電阻電流，即電路電流，然后求出燈泡電功率，實驗電路圖如圖丙所示；實驗步驟：①按實驗電路圖連接實驗電路，電壓表與燈泡并聯；②閉合開關，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數等于燈泡額定電壓3.8V；然后保持滑片位置不變，把電壓表與定值電阻并聯，測出定值電阻兩端電壓U；③整理實驗器材，通過定值電阻的電流I=

U

R0

，燈泡功率P=U_LI=

3.8U

R0

．
（6）病癥一：燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，燈泡在不同電壓下的功率不同，求不同電壓下的實際功率的平均值沒有意義；
病癥二：由圖3可知，電壓表指針反向偏轉，是由于電壓表正負接線柱接反了造成的；由圖3所示電流表可知，電流表指針超過最大量程，這是由電流表量程太小造成的．
故答案為：（1）電路圖如圖甲所示；（2）A；（3）BC；（4）1.064；（5）電路圖如圖乙所示；①按實驗電路圖連接實驗電路；②閉合開關，調節滑動變阻器滑片使電壓表示數為2.2V，讀出電流表示數I；③整理實驗器材，燈泡功率P=UI=3.8I；3.8I；電路圖如圖丙所示；①按實驗電路圖連接實驗電路，電壓表與燈泡并聯；②閉合開關，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數等于燈泡額定電壓3.8V；然后保持滑片位置不變，把電壓表與定值電阻并聯，測出定值電阻兩端電壓U；③整理實驗器材，通過定值電阻的電流I=

U

R0

，燈泡功率P=U_LI=

3.8U

R0

；

3.8U

R0

；（6）求不同電壓下功率的平均值沒有實際意義；電壓表正負接線柱接反了，所選電流表量程太小．

點評：本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、電表讀數、求燈泡功率、電路故障分析、實驗設計等問題，有一定的難度；對電表讀數時，應先確定電表量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．