Question

16．如图是小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验装置图（小灯泡标有“3.8V”字样，电源电压恒为6V）．

（1）请你帮小明把电路连接完整．在检查电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数且为6V，电流表示数为0，则产生这个故障的原因可能是：小灯泡断路．
（2）排除了上述故障后，小刚依次测出三组数据，则小灯泡的额定功率为1.254W．

次数	电压（V）	电流（A）	电功率（W）	灯泡的亮度	灯泡电阻（Ω）
1	3.0	0.28	0.84	偏暗	10.7
2	3.8	0.33		正常
3	4.5	0.36		偏亮

（3）表格中的数据还可以看出，在灯丝中电流逐渐增大的过程中，灯丝的电阻变大（选填“变大”、“变小”或“不变”），进一步分析表明金属丝的电阻随温度的升高而变大．
（4）小明同学在做实验时发现电压表的0～15V的量程坏了，但0～3V的量程是好的．请帮他设计一个电路来测量小灯泡的额定电功率．在方框内画出设计电路图，写出需要测量的物理量：滑动变阻器器两端电压U为2.2V时电路中的电流I，计算小灯泡的额定电功率的表达式：P=3.8I．

Answer 1

分析 （1）根据表中电流表的值选择电流表的量程；然后将电流表与滑动变阻器串联；电流表无示数，说明电路有断路；电压表示数等于电源电压，说明电压表两接线柱与电源两极相连；
（2）由表中数据可以读出电压为3.8V时的电流，由P=UI可求得额定功率；
（3）分析表中数据，可通过R=$\frac{U}{I}$计算各组的阻值是不同的，即小灯泡的阻值与温度有关，温度越高，电阻越大；
（4）由题意知灯泡的额定电压超过电压表的量程，故无法直接测，由串联电路的特点可以考虑如何利用电压表．

解答 解：
（1）将接线柱A与接线柱0.6连接；如图所示：

电流表无示数，说明电路有断路；电压表示数等于电源电压，说明电压表两接线柱与电源两极相连，因此故障为灯泡开路；
（2）当灯泡两端电压为3.8V时，灯泡正常发光；由表格知，当电压为3.8V时，电流为：0.33A，则灯泡的额定功率：
P=UI=3.8V×0.33A=1.254W；
（3）分析表中的数据，由R=$\frac{U}{I}$可知，灯泡两端电压不同时，阻值不同，即灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（4）灯泡的额定电压为3.8V，故无法直接测量灯泡两端的电压；而电源电压为6V，即当灯泡为额定电压时，滑动变阻器应分得2.2V，恰在电压表的测量范围内，故我们可以根据串联电路的特点，用电压表测出滑动变阻器的电压为2.2V时，则灯泡两端的电压为3.8V，如图所示：

因此需要测出当滑动变阻器器两端电压U为2.2V时，电路中的电流I；
小灯泡的额定电功率的表达式：P=3.8I．
故答案为：
（1）如图所示；
（2）1.254；（3）变大；温度的升高；
（4）如图所示；滑动变阻器器两端电压U为2.2V时电路中的电流I；P=3.8I．

点评 这是一道综合性很强的题目，考查了实物图连接、电路的设计、电功率计算以及电压表损坏时的处理办法，对于这些知识要全面掌握灵活运用．