Question

19．某实验小组的同学用“伏安法”测量额定电压为“3.8V”的小灯泡电功率，小灯泡的额定功率估计在1W左右．

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接．
（2）小明检查电路无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是灯泡断路．
（3）故障排除后，移动变阻器滑片，小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，请你帮小明读出电流表示数并填入表格中．

电压 U/V	1.5	2.0	2.5	3.0	3.8	4.0
电流 I/A	0.2	0.22	0.25	0.28	0.32	0.34
电功率P/W	0.3	0.44	0.625	0.84	1.22	1.36
灯泡发光情况	很暗→暗→正常发光→很亮

（4）小组同学分析实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的实际功率决定的．
（5）下表是小红同学在实验中测得的数据，你认为她对额定功率的求解方法合理吗？为什么？
答：不合理，小灯泡的电功率会随电压的变化而变化，而额定电功率是额定电压下的功率，所以不能利用平均的方法求电功率．

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	2.0	0.19	0.38	P额=$\frac{0.38+0.55+0.64}{3}$≈0.52
2	2.5	0.22	0.55
3	2.8	0.23	0.64

Answer 1

分析 （1）伏安法测灯泡功率，电流表与灯泡串联测电路电流，滑动变阻器与灯泡串联保护电路，同时改变灯泡两端电压，开关串联在电路中，控制电路的通断，电压表与灯泡并联测灯泡电压，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，据此连接电路图．
（2）闭合开关，灯泡不亮，可能是灯泡短路、或灯泡断路、或灯泡之外电路存在断路；电流表指针不动，说明电路断路；电压表有示数，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；综合分析可知，电路故障是灯泡断路．
（3）由图乙确定电流表量程与最小分度值，读出电流表示数．
（4）分析表中的实验数据，看灯泡亮度与灯泡实际功率间的关系，从而得出结论．
（5）测量电功率的实验和测量电阻的实验不一样，测量电阻时为了减小误差，多次测量求平均值，测量电功率是为了比较用电器在不同电压下的功率，是研究规律的实验．

解答 解：（1）将电压表与灯泡并联，灯泡额定为3.8V，电压表选0～15V量程，
电流表与灯泡串联，灯泡的额定电流大约为I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{3.8V}$≈0.26A，所以选0～0.6A量程，实物电路图如图所示．

（2）闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因是灯泡断路．
（3）电流表量程是0.6A，由图乙可知，电流表最小分度值是0.02A，电流表示数是0.32A；
（4）由表中实验数据可知，随灯泡实际功率的增大，灯泡越来越亮，由此可见：小灯泡的亮度由灯泡实际功率决定．
（5）在伏安法测电阻的实验里，被测电阻的电阻值是不变的，为了减小实验误差，还要采取多测几次求平均值的方法求导体电阻．在伏安法测功率的实验里，随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡电流的改变，小灯泡的功率也在变，因此不能用求平均值的方法处理实验数据．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）0.32；（4）实际功率；（5）不合理，小灯泡的电功率会随电压的变化而变化，而额定电功率是额定电压下的功率，所以不能利用平均的方法求电功率．

点评 本题考查了电流表量程的选择、连接实物电路图、电路故障分析、电流表读数、分析影响灯泡亮度的因素、影响灯泡电阻的因素，是实验的常考内容．