Question

4．在“测量小灯泡的电功率”实验中，选用如下器材：12V蓄电瓶一个、额定电压为12V的小灯泡（额定功率小于16W）、电流表、电压表、滑动变阻器（15Ω 2A）、开关和导线．如图14甲所示是没有连接完整的电路．

（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表有示数，灯泡却不发光，导致这一现象的原因可能是灯泡断路
（3）排除故障后，通过正确的操作，得到多组I、U数据，作出如图乙所示的I-U图象，由图乙可知，灯泡两端的电压为12V时，通过灯泡的电流为1.2A，灯泡的额定功率为14.4W；该小灯泡符合（选填“符合”或“不符合”）制造规格．
（4）根据（1）问中连接好的电路，排除（2）问中的故障，闭合开关，移动变阻器滑片，能否实现灯泡两端的电压从零连续变化到12V？答：不能（选填“能”或者“不能”），其理由是：小灯泡有电阻会分压，其两端电压不会为零，因此不能从零连续变化到12V．

Answer 1

分析 （1）本实验中，电流表应与灯泡串联，电压表应与灯泡并联，由灯泡的额定电压确定电压表量程，由灯泡正常发光电流确定电流表量程；
（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，与电压表并联的小灯泡之外不存在断路；综合分析可知，电路故障是灯泡断路；
（3）根据图象找出灯泡两端电压为12V时对应的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率，根据额定功率判定灯泡是否符合规格；
（4）滑动变阻器与灯泡串联，从灯泡有电阻这一角度分析．

解答 解：（1）灯泡与滑动变阻器串联接入电路中，滑动变阻器采用一上一下的接法；灯泡的额定电流为：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{16W}{12V}$=1.3A，故电流表的量程为0-3A；电压表并联到灯泡的两端，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）由图象可知，灯泡两端电压U=12V，对应的电流I=1.2A，则灯泡的额定功率：P=UI=12V×1.2A=14.4W＜16W，故符合制造规格；
（4）由题意可知，滑动变阻器与灯泡串联，闭合开关时，滑动变阻器连入阻值为其最大值，因为灯泡有电阻，灯两端分得的电压最小，但不能为0，所以不能实现灯泡两端电压从零连续变化到12V．
故答案为：（1）如图；（2）灯泡断路；（3）1.2；14.4；符合；（4）不能；小灯泡有电阻会分压，其两端电压不会为零，因此不能从零连续变化到12V．

点评 此题考查电功率的测量，考查了实验电路的设计、小灯泡电功率实验中常见的故障分析，电功率的计算等，串联电路分压原理的理解，对学生的综合分析能力要求比较高．