Question

在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，小明同学设计的电路如图所示，他选用的小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω左右，电源为6V且不变．

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整（连线不得交叉，正确选用电表的量程）；
（2）正确连好电路后，闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到

A

（填写“A”或“B”）
（3）连好电路后，闭合开关S，小明发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6V，产生故障的原因可能是哪几种情况

BC

．（填写序号）
A．小灯泡短路　B．小灯泡的灯丝断了  C．小灯泡的灯座接触不良  D．电压表的正、负接线柱接反  E．滑片放在最小值处．
（4）排除故障后，调节滑动变阻器使小灯泡的额定电压下正常发光时，电流表的示数位置如图2所示，则灯泡的额定功率为

1.064

W．
（5）小华在用小明的器材进行实验时，遇到下面的问题，请你为她解决问题：
问题一：电压表的15V的量程坏了，不增加其它器材，如何去测量小灯泡的额定功率？在虚线方框中画出电路图，并在方框的右边写出步骤及表达式．
步骤：

①按实验电路图连接实验电路；②闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.2V，读出电流表示数I；③整理实验器材，灯泡功率P=UI=3.8I．

表达式：P_额=

3.8I

．（用步骤里的物理量表达）
问题二：电流表坏了，给你一个已知电阻R₀，如何去测量小灯泡的额定功率？在虚线方框中画出电路图，并在方框的右边写出步骤及表达式．
步骤：

①按实验电路图连接实验电路，电压表与灯泡并联；②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压3.8V；然后保持滑片位置不变，把电压表与定值电阻并联，测出定值电阻两端电压U；③整理实验器材，通过定值电阻的电流I=

U

R0

，灯泡功率P=U_LI=

3.8U

R0

．

表达式：P_额=

3.8U

R0

．（用步骤里的物理量表达）
（6）在实验相互诊断出现的问题，对学习很有帮助．请你也参与进来，对下面的问题进行诊断．（指出错误，或说明错误的原因）
病症一：测小灯泡电功率实验数据的表格设计有不妥之处．
病症二：连接完电路后，闭合开关，电压表和电流表的示数出现如图所示的非正常情况．

次数	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
小灯泡电功率的平均值P平均=0.59 W

病症一诊断	病症二诊断
求不同电压下功率的平均值没有实际意义	电压表正负接线柱接反了，所选电流表量程太小

Answer 1

分析：（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，把滑动变阻器、灯泡、电流表串联接入电路，电压表并联在灯泡两端．
（2）闭合开关前，滑片应置于最大阻值处，根据电路图确定滑片的位置．
（3）常见的电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（4）根据图示电流表确定电流表分度值，读出其示数，由P=UI求出灯泡功率．
（5）电压表15V量程损坏了，可以用3V量程并联在滑动变阻器两端进行实验，据此作出实验电路图、设计实验步骤；
电流表损坏，可以把定值电阻与灯泡串联，测出灯泡正常发光时定值电阻两端电压，应用欧姆定律求出电路电流，然后求出灯泡功率，据此设计实验电路与实验步骤．
（6）灯泡在额定电压下的功率是灯泡的额定功率，不能把不同电压下灯泡实际功率的平均值做为灯泡的额定功率；根据图示电表从电表接法与量程选择的角度分析答题．

解答：解：（1）灯泡额定电压为3.8V，电压表选0～15V量程，灯泡正常发光时的电流约为I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，电流表选择0～0.6A量程，把滑动变阻器、灯泡、电流表串联接入电路，电压表并联在灯泡两端实物电路图如图甲所示．
（2）由电路图可知，闭合开关前滑片应置于A端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（3）闭合开关，小灯泡不发光，可能是灯泡短路或电路存在断路造成的；电流表示数为零，则电路存在断路；
电压表示数为6V，等于电源电压，说明电压表与电源两极相连，测电源电压，电压表并联电路之外电路不存在断路，
则电路断路位置在于电压表并联的小灯泡处，可能是：小灯泡的灯丝断了，或小灯泡的灯座接触不良造成的，故选BC．
（4）电流表量程为0～0.6A，由图2所示电流表可知，其分度值为0.02A，所示为0.28A，灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.28A=1.064W．
（5）问题一：灯泡额定电压为3.8V，电源电压为6V，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，电压表15V量程损坏，可以用3V量程与滑动变阻器并联，测滑动变阻器两端电压，实验电路图如图乙所示；实验步骤：①按实验电路图连接实验电路；②闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.2V，读出电流表示数I；③整理实验器材，灯泡功率P=UI=3.8I．
问题二、电流表损坏，实验中没有电流表，可以把定值电阻与灯泡串联，测出通过定值电阻电流，即电路电流，然后求出灯泡电功率，实验电路图如图丙所示；实验步骤：①按实验电路图连接实验电路，电压表与灯泡并联；②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压3.8V；然后保持滑片位置不变，把电压表与定值电阻并联，测出定值电阻两端电压U；③整理实验器材，通过定值电阻的电流I=

U

R0

，灯泡功率P=U_LI=

3.8U

R0

．
（6）病症一：灯泡在额定电压下的功率是额定功率，灯泡在不同电压下的功率不同，求不同电压下的实际功率的平均值没有意义；
病症二：由图3可知，电压表指针反向偏转，是由于电压表正负接线柱接反了造成的；由图3所示电流表可知，电流表指针超过最大量程，这是由电流表量程太小造成的．
故答案为：（1）电路图如图甲所示；（2）A；（3）BC；（4）1.064；（5）电路图如图乙所示；①按实验电路图连接实验电路；②闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.2V，读出电流表示数I；③整理实验器材，灯泡功率P=UI=3.8I；3.8I；电路图如图丙所示；①按实验电路图连接实验电路，电压表与灯泡并联；②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压3.8V；然后保持滑片位置不变，把电压表与定值电阻并联，测出定值电阻两端电压U；③整理实验器材，通过定值电阻的电流I=

U

R0

，灯泡功率P=U_LI=

3.8U

R0

；

3.8U

R0

；（6）求不同电压下功率的平均值没有实际意义；电压表正负接线柱接反了，所选电流表量程太小．

点评：本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电表读数、求灯泡功率、电路故障分析、实验设计等问题，有一定的难度；对电表读数时，应先确定电表量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．