Question

7．用伏安法测量L₁和L₂两个小灯泡的电功率的实验．已知L₁和L₂的额定电压分别为3.8V和2.5V、阻值均约为10Ω．所提供的器材有：电源（电压约为6V）、电流表、电压表和开关各一个，滑动变阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）两个，导线若干．

（1）将图甲中的实物电路连接完整．（此时所用滑动变阻器是“10Ω  2A”）
（2）先将滑片移到最左端，再闭合开关，发现小灯泡微弱发光，电流表有示数，电压表指针指向零刻度线．电路可能存在的故障是电压表断路．
（3）故障排除后，再移动变阻器的滑片，当电压表的示数为3V时，电流表的示数如图乙所示，这时L₁的实际功率是0.84W．
（4）完成L₁的测量后，为测灯泡L₂的电功率，只将图甲中的L₁换成L₂．闭合开关后，发现L₂发光过亮，不能进行实验．为了完成灯炮L₂电功率的测量，并使测量结果能更准确一些，在测量L₂电功率之前应该进行的操作是首先断开开关，然后把“10Ω 2A”的变阻器换成“50Ω 1A”的变阻器，并把电压表“15V”接线柱改接“3V”，最终测出了灯泡L₂的额定功率．

Answer 1

分析 （1）实验中电压表应与灯泡并联，由此连接实物；
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片在最大处；根据电路故障现象分析电路故障原因；
（3）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置，读出电流表的示数，根据P=UI计算出灯泡的实际功率；
（4）根据欧姆定律和串联电路特点计算L₂正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻，然后确定电流表和滑动变阻器是否需要改动，同时根据两灯泡的额定电压确定电压表的量程需要修改．

解答 解：
（1）测量小灯泡的电功率的实验中，应将电压表与灯泡并联，如图所示：
；
（2）先将滑片移到左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大；闭合开关S，小灯泡微弱发光，电流表有示数，说明电路不存在断路，灯泡也没有发生短路，电压表指针指向零刻度线，可能是电压表断路造成的；
（3）由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，当电压表的示数为3V时，示数为0.28A，
灯泡L₁的实际功率：P=UI=3V×0.28A=0.84W；
（4）测L₂的额定功率时，电路中的电流约为：I₂=$\frac{{U}_{额2}}{{R}_{2}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此时滑动变阻器接入电路中的电阻：R_滑′=R_总-R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$-R₂=$\frac{6V}{0.25A}$-10Ω=14Ω，所以滑动变阻器的最大值过小，
为了完成灯L₂额定功率的测量，并使测量结果能更准确一些，在测量L₂额定功率之前应该进行的操作是先断开开关，把“10Ω 2A”的变阻器换成“50Ω 1A”的变阻器；
因为L₂的额定电压为2.5V，所以应把电压表“15V”接线柱改接“3V”．
故答案为：（1）见上图；
（2）电压表断路；
（3）0.84；
（4）把“10Ω 2A”的变阻器换成“50Ω 1A”的变阻器，并把电压表“15V”接线柱改接“3V”．

点评 此题是测量灯泡的电功率实验，考查了实物连接、电路故障分析、电流表读数及电功率的计算、串联电路特点和欧姆定律的应用等，都属于电学的考查范围，必须掌握．