题目内容

两个实验小组的同学分别测定小灯泡的额定功率（U_额=3.8V），第1小组同学可用的器材有：电压表、电流表、开关各一只、6V电源、额定电压为3.8V的小灯泡、标有“1000Ω　1A”和标有“20Ω　1A”的两个滑动变阻器，第1小组设计了如图1所示电路．
（1）如果小灯泡的额定功率约为2W，电流表的量程选择为宜．
（2）按照图中的电路图连接好电路，检查电路连接无误后，闭合开关，在很大一段范围内调节滑动变阻器，发现小灯泡不发光、电流表和电压表几乎没有示数，出现这种现象的原因是．第2小组设计的实验电路图如图2所示，所用器材如图3所示（其中电源电压未知，电阻R的阻值已知），并进行了以下操作：
步骤1：开关S拨到位置2，移动滑片P至任一位置，读出电压表示数U₁；
步骤2：开关S拨到位置1，滑片P位置不动，读出电压表示数U₂．
（3）请你按电路图甲在实物图乙中用笔画线代替导线连好电路．
（4）同学们写出了灯泡电阻表达式 $数学公式$ ，又根据 $数学公式$ ，计算出了灯泡的额定功率，发现实验结果与真实值相差较大，原因是．仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤1改为．

解：（1）根据P=UI可得：
灯泡的额的电流大约为I_额= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ≈0.53A，所以电流表的量程选0～0.6A；
（2）电路连接无误，闭合开关，在很大一段范围内调节滑动变阻器，发现小灯泡不发光、电流表和电压表几乎没有示数，出现这种现象的原因是：选择了“1000Ω 1A”的变阻器；
（3）电压表的负接线柱与开关的中间接线柱连接，1与R的左侧接线柱连接，2与灯泡的左接线柱连接，如下图所示：

（4）由于电流的热效应，当灯泡发光时，灯丝的电阻会随温度升高而变大；
当灯泡两端电压不等于其额定电压时，求出的电阻就不等于其正常发光时电阻，从而求出的功率就不是额定功率；
所以要想测灯泡的额定功率，可以让灯泡两端电压等于额定电压，即将开关S拔到位置2，移动滑片P，使电压表的示数为3.8V．
故答案为：
（1）0～0.6A；
（2）选择了“1000Ω 1A”的变阻器；
（3）如上图所示；
（4）此时灯泡未正常发光，灯丝电阻与正常发光时的电阻不同；开关S拔到位置2，移动滑片P，使电压表的示数为3.8V．
分析：（1）根据P=UI求出灯泡额的电流的大约值，据此确定电流表的量程；
（2）电路连接无误，闭合开关后，在很大一段范围内调节滑动变阻器，发现小灯泡不发光、电流表和电压表几乎没有示数说明选择的滑动变阻器的最大阻值太大造成的；
（3）由电路图可知，开关S拨到位置2时，电压表测灯泡两端的电压；开关S拨到位置1时，电压表测电源的电压，据此连接实物电路图；
（4）灯泡在不同电压下，灯丝温度不同，电阻大小不同，计算额定功率必须用3.8V时的电阻，用其它电压下的电阻会出现较大的误差．
点评：本题考查了学生对额定功率的理解，利用公式P= $\text{[math]}$ 求额定电功率时，必须要注意灯丝的电阻随温度的变化而变化，因此灯泡只有正常发光时的功率为额定功率，即R必须时正常发光时的电阻．