Question

在测3.8V小灯泡（电阻大约为10Ω左右）额定功率的实验时，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V．

（1）在连接电路时，开关必须

断开

，请将实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时小灯变亮）．
（2）若在连接电路时，有A（5Ω 1A）、B（10Ω 0.5A）和C（15Ω 0.2A）三个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器

B

（A/B/C）连入电路，才能保证实验顺利进行．
（3）小明合理地连接好电路，闭合开关，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，小明分析后确定是灯泡的故障．若电流表没有示数，电压表有示数，可以判断灯泡

断路

；若电流表有示数，电压表没有示数，可以判断灯泡

短路

．
（4）下表为某小组的实验记录：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P额= 1.08+1.52+1.89 3 =1.50
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老师认为该小组数据处理过程有误，你认为错误之处是：

求平均值作为额定功率

，正确的测量结果P_额=

1.52

W；
（5）在科学探究过程中，经常需要多次实验．如在本实验中，综合分析实验数据，你能发现

灯泡的功率随电压的增加而增大

，可见这里的多次实验是为了发现不同现象背后的共同规律；有的多次实验是为了求平均值以减小实验误差，如：

测定值电阻

（填实验名称）．
（6）在某次实验时，电压表出现了故障不能使用，小明向老师借了一只定值电阻R₀（R₀值已知），设计了如图乙所示的电路，继续测量额定电压为U_额的小灯泡的额定功率：
①测量时，应闭合开关S和

S₁

，调节滑动变阻器，当电流表的示数为

U额

R0

时，小灯泡正常工作；
②断开所有开关后，再将开关S和

S₂?

闭合，读出电流表的示数为I；
③算出小灯泡的额定功率P_额=

U_额（I-

U额

R0

）

（用I、U_额和R₀表示）．

Answer 1

分析：（1）连接电路时，应断开开关，灯泡额定电压是3.8V，电压表选0～15V量程，灯泡与滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡两端，滑动变阻器接A接线柱．
（2）根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，由串联电路特点求出此时滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器．
（3）当灯泡断路时，灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数；当灯泡短路时，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，据此分析故障原因．
（4）灯泡在不同电压下的实际功率不同，在额定电压下的功率是额定功率，求功率测量值的平均值作为额定功率是错误的；表中额定电压所对应的功率是灯泡的额定功率．
（5）由表中实验数据可知，随灯泡电压增大，灯泡功率变大；在伏安法测电阻实验或测量物体长度时，常常进行多次测量求平均值，以减小误差．
（6）先闭合开关S与S₁，调节滑动变阻器，当灯泡电压为额定电压时，灯泡正常发光，由并联电路特点及欧姆定律求出电流表的示数；
然后滑动变阻器滑片不同，闭合开关S与S₂，读出电流表示数；最后由并联电路特点求出流过灯泡的电流，由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．

解答：解：（1）在连接电路时，开关必须；灯泡右端接线柱与滑动变阻器接线柱A相连，电压表15V接线柱与灯泡右端接线柱相连，电路图如图所示．
故答案为：断开；电路图如图所示．
（2）灯泡正常发光时的电流约为I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，此时滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

≈5.79Ω＞5Ω，因此滑动变阻器不能选A，而选B．
故答案为：B．
（3）灯泡的故障，若电流表没有示数，电压表有示数，可以判断灯泡断路；若电流表有示数，电压表没有示数，可判断灯泡短路．
故答案为：断路；短路．
（4）求不同电压下功率的平均值作为灯泡的额定功率是错误的，由表中实验数据知，灯泡额定电压3.8V对应的功率为1.52W，因此灯泡的额定功率是1.52W．
故答案为：求平均值作为额定功率；1.52．
（5）由表中实验数据可知：灯泡的功率随电压的增加而增大；在伏安法测定值电阻实验中或用刻度尺测物体的长度时，为减小误差，要进行多次测量求平均值．
故答案为：灯泡的功率随电压的增加而增大；测定值电阻（或长度测量等）．
（6）①测量时，应闭合开关S和S₁，当电流表示数为I₁=

U额

R0

时，灯泡两端电压等于额定电压，灯泡正常发光．
②断开所有开关后，再将开关S和S₂闭合，读出电流表的示数为I；
③由并联电路特点知，流过灯泡的电流I_L=I-I₁=I-

U额

R0

，灯泡的额定功率P=U_额I_L=U_额（I-

U额

R0

）
故答案为：S₁；

U额

R0

；S₂；U_额（I-

U额

R0

）．

点评：本题题量大，考查的内容、涉及的知识点较多，本题难度较大，解题时一定要细心、认真；应知道实验中进行多次测量的目的：一是多次测量求平均值，以减小误差；二是多次测量，找出物理规律．