Question

7．如图是几个同学在“测量小灯泡电功率”的实验．
（1）小明在实验时，用的电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的最大阻值40Ω．
①请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接（要求滑片P向C端滑动时，电流表示数变小）；
②小明在某次实验中，看到电压表示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向B（选填“A”或“B”）端移动滑片，同时视线应注意观察电压表（选填“电流表”或“电压表”）示数，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是0.6W．
（2）小刚同学用一个学生电压表、一个学生电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为6V的电源和额定电压为3.8V的小灯泡，设计了如图丙所示的电路．正确连接好电路后，闭合开关，灯泡发光，电压表有示数，电流表示数为零，则故障可能是电流表短路．小刚把电压表的示数调为3.8V时，读出电流表示数，计算出小灯泡的额定功率为1.14W．小红认为为减小实验误差，小刚的方法可以改进，就是将电压表与滑动变阻器并联，当电压表的示数为2.2V时，读出电流表示数，再计算出小灯泡的额定功率．如果你认同小红的改进方法，就说出理由，其理由是因电压表小量程分度值为0.1V（2.2V是分度值的整数倍），测量较准确．
（3）小丽同学也按丙电路图连接电路，当连接最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭．检查后发现连线正确，请你指出实验中操作不当之处：
①连接电路时开关收有断开；②没有将滑动变阻器的最大阻值连入电路中．

Answer 1

分析 （1）①由欧姆定律，求灯正常工作时的电流确定电流表选用的量程，要求滑片P向C端滑动时，电流表示数变小，确定变阻器的连接；
②灯在额定电压下正常发光，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；根据图中电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率；
（2）灯泡发光，电压表有示数，说明电路为通路，根据电流表示数为零确定故障；
根据电压表的大小量程对应的分度值和测量的电压大小，从测量的准确度考虑；
（3）为保护电路，连接电路时开关要断开且将滑动变阻器的最大阻值连入电路中．

解答 解：（1）①小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯正常工作时的电流约为：
I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，故电流表选用小量程，要求滑片P向C端滑动时，电流表示数变小，即电阻变大，故滑片以右电阻丝连入电路中，如下所示：

②灯在额定电压下正常发光，1.8V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向B移动，同时视线应注意观察电压表示数，直到电压表示数为额定电压；当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为为0.02A，示数为0.24A，则小灯泡的额定功率是：
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（2）正确连接好电路后，闭合开关，灯泡发光，电压表有示数，说明电路为通路，电流表示数为零，则故障可能是电流表短路；
原来电压表使用0-15V的量程，分度值为0.5V，而电压表的示数为3.8V不是0.5V的整数倍，测量误差较大；
小刚使用电压表小量程与滑动变阻器并联，因电压表小量程分度值为0.1V（2.2V是分度值的整数倍），测量较准确；
（3）当连接最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭．检查后发现连线正确，请你指出实验中操作不当之处：）①连接电路时开关收有断开；②没有将滑动变阻器的最大阻值连入电路中．
故答案为：（1）①如上所示；②B；电压表；0.6；
（2）电流表短路；因电压表小量程分度值为0.1V（2.2V是分度值的整数倍），测量较准确；
（3）①连接电路时开关收有断开；②没有将滑动变阻器的最大阻值连入电路中．

点评 本题测量小灯泡电功率，考查电路的连接、操作过程、功率的计算、故障的分析和对实验方案的评估及实验注意事项．