Question

某校課外興趣小組的小勇同學按照如圖所示的實物連接，做“測定小燈泡的電功率”實驗（小燈泡標有“3.8V”字樣，電源電壓恒為6V）．
（1）小勇同學在檢查電路連接正確后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電壓表有示數且為6V，電流表示數為0，則產生這個故障的原因可能是

燈L斷路

；
（2）排除了上述故障后，小明依次測出三組數據，則小燈泡的額定功率為

1.254

W．

（3）請你仔細分析實驗數據和現象，將發現的信息寫出來（至少一點）：

燈泡兩端的電壓越大，燈泡就越亮等

（4）請你再仔細觀察小明設計的表格，是否有不妥之處，如有請指出，并說明理由．

有不妥之處，即“燈泡電阻的平均值”一欄．因為小燈泡的電阻隨兩端電壓的變化而變化，取平均值沒有意義

；
（5）小明同學在做實驗時發現電壓表的0-15V的量程壞了，但0-3V的量程是好的．請幫他設計一個電路來測量小燈泡的額定電功率．畫出設計電路圖，寫出主要設計方案．
設計方案：

斷開開關，將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數為2.2V時，讀出電流表的示數為I

．
計算小燈泡的額定電功率的表達式：P=

3.8I

．

Answer 1

分析：（1）由兩表的示數結合電路分析可以判斷故障原因；
（2）由表中數據可以讀出電壓為3.8V時的電流，由P=UI可求得額定功率；
（3）由表格中三個數據的變化可得出規律；
（4）因電阻隨溫度升高而增大，故電阻是變化的，所以求平均值無意義；
（5）由題意知燈泡的額定電壓超過電壓表的量程，故無法直接測，由串聯電路的特點可以考慮如何利用電壓表．

解答：解：（1）電壓表示數等于電源電壓，而電路中沒有電流說明一定是電壓表與電源相連之外的部分，即燈泡發生了斷路，使電壓表直接接到了電源兩端．
（2）由表格知，當電壓為3.8V時，電流為：0.33A，由P=UI得P=3.8V×0.33A=1.254W；
（3）由表格中數據可以看出，電壓增大時，燈泡的亮度增大；或溫度升高后，電阻變大；
（4）因燈泡電阻并不是恒定不變的，隨溫度的升高，電阻變大，故測平均值沒有意義．
（5）燈泡的額定電壓為3.8V，故無法直接測量燈泡兩端的電壓；而電源電壓為6V，即當燈泡為額定電壓時，滑動變阻器應分得2.2V，恰在電壓表的測量范圍內，故我們可以根據串聯電路的特點，用電壓表測出滑動變阻器的電壓為2.2V時，則燈泡兩端的電壓為3.8V，則可解．電路如圖：

電流為I，則P=3.8I．
故答案為：（1）燈L斷路；（2）1.254V；
（3）燈泡兩端電壓越大，燈泡越亮；
（4）有不妥之處，即“燈泡電阻的平均值”一欄．因為小燈泡的電阻隨兩端電壓的變化而變化，取平均值沒有意義；
（5）斷開開關，將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數為2.2V時，讀出電流表的示數為I，3.8I．

點評：本題考查燈泡功率實驗，在題目中涉及到的內容較多，在做題時應認真仔細，聯系實驗原理進行創新．