Question

测量小灯泡的额定功率，器材如图所示，其中被测灯泡的额定电压为3.8V估计它的额定功率为1W左右，电源电压恒为6V，电流表的量程为0～0.6A和0～3A电压表的量程为0～3V和0～15V，开关，滑动变阻器，备用导线若干．
（1）该实验的原理是

 

（2）连接开关时应将

 

闭合开关前，滑动变组器的滑片到是

 

（左或右）、
（3）完成电路
（4）连接电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片电流表指针均无偏转，电压表指针有明显的偏转，这可能是由于

 

造成．排除故障后，调节滑动变阻器，使电压表调3.8V，电流表的指针如图所示，此时电流表示数为

 

A小灯泡额定功率为

 

W．
（5）若实验中发现电压表0～15V量程不灵，无法按常规方法进行实验，请你在不增减器材的情况下重新设计电路图完成实验设计电路图画在方框中
（6）若实验中有四种规格的滑动变阻器，“10Ω  1A”“15Ω  1.5A”“20Ω  2A”“50Ω  2A”则无论是正常实验还是后来重新设计的实验都是选用

 

规格的滑动变阻器为宜．

Answer 1

分析：（1）测灯泡功率的实验原理是电功率公式P=UI．
（2）连接电路时，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值．
（3）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡的额定电压和估计的额定功率可估算其电流，选择合适的电流表量程，把滑动变阻器、灯泡串联接入电路，电压表并联在灯泡两端．
（4）根据电路故障现象分析电路故障原因；根据电流表所选量程、确定电流表的分度值，读出电流表示数，然后由电功率公式P=UI求出电功率．
（5）电压表大量程损坏，可以用小量程与滑动变阻器并联，间接测灯泡电压．
（6）由电源电压与灯的额定电压、串联电路的电压特点计算滑动变阻器的最小阻值，然后选择滑动变阻器．

解答：解：（1）伏安法测小灯泡功率的实验原理是电功率公式：P=UI．
（2）连接电路时，开关应将断开；闭合开关前，滑动变组器的滑片应移到左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（3）灯泡额定电压是3.8V，电压表应选0～15V量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端电路图如图甲所示．

（4）电流表指针无偏转，电路可能存在断路；电压表指针有明显的偏转，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路，则电路故障是：与电压表并联的灯泡断路；由电路图可知，电流表量程是0～0.6A，由图2所示电流表可知，电流表分度值是0.02A，电流表示数是0.32A；灯泡功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W．
（5）灯泡正常发光时，滑动变阻器电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V，电压表0～15V量程不灵，无法按常规方法进行实验，可以把电压表并联在滑动变阻器两端，当电压表示数是2.2V时，灯泡电压等于额定电压3.8V，间接测灯泡电压，实验电路图如图乙所示．

（6）①∵P=

U2

R

，∴灯泡电阻约为R_L=

UL

RL

=

3.8V

0.32A

=11.875Ω；
∴此时电路总电阻R=

U

I

=

6V

0.32A

=18.75Ω，
滑动变阻器接入电路的阻值为R_滑=R-R_L=18.75Ω-11.875Ω=6.875Ω＜10Ω；
②电压表与滑动变阻器并联时，滑动变阻器接入电路的阻值：
∵I=

U

R

，∴R_滑′=

U滑

I

=

2.2V

0.32A

≈6.875Ω＜10Ω；
因此滑动变阻器可选：“10Ω1A”．
故答案为：（1）P=UI；（2）断开；左；（3）电路图如图甲所示；
（4）灯泡断路；0.32；1.216；（5）电路图如图乙所示；（6）“15Ω  1.5A”．

点评：本题考查了实验原理、实验注意事项、连接实物电路图、设计实验原理图、实验器材的选择等问题，涉及的问题较多，是常考问题，一定要掌握．