Question

如图所示，是测量小灯泡电功率的实物元件图，其中电源是由三只蓄电池组成，小灯泡额定电压是3.8V，其灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“10Ω、1A”字样，电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V）．
（1）本实验的原理是：______；
（2）请用笔画线代替导线，把右图中的电路元件连接成实验电路．（要求：滑片P向左移时灯变亮，且连线不得交叉）
（3）小刚合理地连接好电路，并按正确的顺序操作，闭合开关后灯不亮，聪明的小刚猜想：
A．可能灯丝断了；B．可能是变阻器开路
C．可能是小灯泡短路；D．可能是电流表开路
请你借助已连好电路中的电流表和电压表验证小刚的猜想，并将电流表、电压表相应示数填入下表．

猜想	电流表示数/A	电压表示数/V
若A成立
若B成立

（4）排除故障后，在测量小灯泡的额定功率时，应先调节 ______，使小灯泡两端电压为 ______V，再测出电路中的 ______，即可计算出额定功率；若小灯泡两端实际电压为额定电压的1.2倍，则实际功率为额定功率的 ______倍．（假设电阻值不变）
（5）实际测量过程中小刚才发现电压表0～15V量程已损坏（另一量程完好），但他仍想利用现有器材测出小灯泡的额定功率，请你帮小刚重新设计新的电路图并画在下面的方框内．

（6）小刚按重新设计的电路图继续实验，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为 ______V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如上右图所示，则小灯泡的额定功率是 ______W．
（7）实验时，若发现电流表指针摆动分别出现了如下图甲、乙所示的两种情况．请分析在使用电流表时分别存在什么问题，并写在下面的横线上．

甲现象存在的问题：______；
乙现象存在的问题：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）对与测量类的实验，它的实验原理就是指实验要根据什么来做，因此要考虑被测量物理量的计算公式．
（2）根据电压表、电流表、滑阻的接线原则和要求，把电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，滑阻下面接线柱接左边的．
（3）根据电流表、电压表有无读数来判断电路错误时，要考虑电流表、电压表的连接方式和自身特点．电流表无示数说明电路断路，电压表有示数且接近电源电压，说明和电压表并联的用电器断路．
（4）要根据电路中各元件的作用来考虑这个空的答案．当小灯泡两端实际电压为额定电压的1.2倍时，在电阻不变时，电流也会变为原来的1.2倍，根据公式P=I²R可知，实际功率变为原来的1.44倍．
（5）可根据串联电路电压特点计算，若滑阻与电压表并联时是否超过电压表的3v量程，若不超过可设计电压表与滑阻并联的电路来完成灯泡额定功率的测量．
（6）根据第五小题设计的电路图可知：滑阻电压为2.2V时，灯泡电压为额定电压，正常发光，此时读出电流表读数0.4A，利用公式P=UI 计算就可．
（7）甲图电流表指针反转，根据电流表出现这一现象的原因来解题；乙图电流表指针偏转角度太小，这样读数误差较大，可以根据出现这种情况的原因来解题．
解答：解：（1）根据电功率计算公式和电路元件可知该实验原理为：P=UI；
（2）按要求连接实物如图：
；
（3）如果A成立，电路为断路，则电流为0，而电压表和灯泡并联，电压表的读数接近电源电压；如果B成立，电路也是断路，电流为0，电流表示数为0，而电压表是和灯泡并联，电流在滑阻处断路，电流流不到电压表，故电压表示数也为0．
具体读数如表：

猜想	电流表示数/A	电压表示数/V
若A成立		6
若B成立

（4）滑动变阻器起调节灯泡电压的作用，当灯泡为额定电压3.8V时，功率为额定功率，当小灯泡两端实际电压为额定电压的1.2倍时，在电阻不变时，电流也会变为原来的1.2倍，根据公式P=I²R可知，实际功率变为原来的1.44倍；
故答案为：滑动变阻器、3.8、电流、1.44．
（5）4节干电池的电压为6V，当灯泡在额定电压下工作时，根据串联电路电压特点可知：滑阻电压为（6V-3.8V）=2.2V，没有超过电压表的3v量程，所以可设计电压表与滑阻串联的电路来完成灯泡额定功率的测量．
电路图如图：

（6）电源电压为4节干电池6V，根据串联电路电压特点可知：滑阻电压为2.2V时，灯泡电压为额定电压3.8V，正常发光，此时读出电流表读数0.4A，则P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案为：2.2、1.52．
（7）甲的问题：电流表指针反转，所以电流表正负接线柱接反；
乙的问题：电流表指针偏转角度太小，所以电流表所选量程过大．
点评：本题考查了多个知识，实物图的连接、电路错误的判断等，要利用所学知识认真分析，总结方法．