Question

2．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甲所示，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）小明注意到了开关应断开；接通电路前，小明还应将滑动变阻器的滑片滑至最左（左/右）端．
（2）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．
（3）排除故障后，调节滑动变阻器使小灯泡在额定电压下正常发光时，电流表的示数位置如图乙所示，则灯泡的额定功率为1.064W．
（4）在实验中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．小灯泡的电功率随电压的变化而变化，求平均值无意义

次数	U/V	I/A	P/W
1	2.00	0.16	0.32
2	3.00	0.27	0.81
小灯泡电功率的平均值P平均=0.59W

病症二：连接电路后闭合开关，电压表和电流表的示数出现如图丙所示的非正常情况．
①电压表的正负接线柱接反了②电流表的量程太小
（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：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？在图丁虚线方框中画出电路图，并在下面写出步骤及表达式．
简要实验步骤：①调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.2V，灯泡正常工作；
②测出此时电路中的电流I；
根据P=UI即可求出灯泡的额定功率
表达式：P_额=3.8I（用步骤里的物理量表达）．

Answer 1

分析 （1）在连接电路时，应注意开关断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片移至最大阻值处．
（2）若灯泡不亮，电路中无电流，则电路某处断路，电压表有示数，则与电压表并联的电路断路；
（3）从实物图可知电流表的量程，然后根据电流表指针读出电流值，根据P=UI计算额定功率．
（4）一、根据公式P=UI测量小灯泡电功率实验的目的是灯泡在不同电压下的实际功率，设计表格中求电功率的平均值是无意义的．
二、电压表指针偏转到最左端，可判断电流流经电压表的方向反了，由此可判断出其正负接线柱连接反了；
电流表指针偏转到最右端，可判断是选择的量程小，应换用较大的量程．
（5）根据串联电路电压特点可得，当灯泡正常工作时，滑动变阻器电压小于3V；测滑动变阻器电压，间接得到灯泡的额定电压．灯泡在额定电压下正常发光；根据电流表的量程和分度值，读出电流表的示数；根据P=UI求出小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）连接电路时，开关应断开．
由于滑动变阻器接了下面右边的接线柱，所以在闭合开关前，滑片应移至最左端．
（2）A、小灯泡短路，则电压表的示数为零，所以A错误；
B、小灯泡的灯丝断了，则灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6V，所以B正确；
C、小灯泡的灯座接触不良，则灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6V，所以C正确；
D、电压表的正、负接线柱接反，则电压表指针反转，所以D错误；
E、滑片放在阻值最小处，电流表示数较大，所以E错误．
（3）由实物图可知，电流表的量程为0.6A，所以电流表的读数为0.28A，额定功率P=UI=3.8V×0.28A=1.064W．
（4）病症一：表格设计中功率的平均值P是错误的．因为根据公式P=UI可知：不同电压下小灯泡的实际电功率是不一样的，所以表格中求小灯泡电功率的平均值P是没有意义的．
病症二：电压表的指针偏向最左端是正负接线柱接反了；电流表的指针偏向最右端是选用的量程过小；
（5）电源电压为6V，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，灯泡正常工作时的电压为3.8V，则滑动变阻器的电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，所以用电压表0～3V量程时，并联在滑动变阻器两端，当滑动变阻器的电压为2.2V时，灯泡正常工作．
电路图如图．

简要的实验步骤：①调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.2V，灯泡正常工作；②测出此时电路中的电流I；
根据P=UI即可求出灯泡的额定功率为P=UI=3.8I．
故答案为：（1）断开；左；（2）BC；（3）1.064；（4）病症一：小灯泡的电功率随电压的变化而变化，求平均值无意义；病症二：①电压表的正负接线柱接反了；②电流表的量程太小；（5）①调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.2V，灯泡正常工作；②测出此时电路中的电流I；根据P=UI即可求出灯泡的额定功率；3.8I．

点评 本题是“测量小灯泡的功率”，涉及到实物的连接、电压表量程的选择、故障的分析及功率的计算等，比较全面的考查了此实验，属于难题．