Question

如图甲所示，是小明在“测量小灯泡电功率”实验中连接的不完整的实验电路，所用小灯泡的额定电压为3.8V，电源是电压为6V且保持不变的蓄电池组．

（1）请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整．（要求：闭合开关后，滑片P向左移动时，小灯泡变亮）
（2）在连接电路前，开关应

断开

，防止因电路

短路

（选填“短路”或“开路”）而损坏仪器．
（3）正确连接电路后，小明在实验时，小灯泡突然熄灭，检查发现电流表的示数为零，电压表的示数接近电源电压，请你帮小明分析电路的故障可能是

小灯泡断路

．
（4）排除故障闭合开关后，调节滑动变阻器滑片P，使电压表示数为

3.8

V时，小灯泡正常发光，如果此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是

1.1

W，此时滑动变阻器连入电路的阻值为

7.3

Ω．（计算结果保留一位小数）
（5）如果电压表的0～15V量程被损坏，只有0～3V量程能正常使用，实验室里也没有其它电压表可供更换，要求利用现有器材测出小灯泡的额定功率．请在虚线框中画出你设计的电路图．

Answer 1

分析：（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，且与灯泡并联；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑片P向左移动时小灯泡变亮说明电路中的电流变大、滑动变阻器接入电路的电阻变小，即左下方接线柱必须接入电路中．
（2）连接实物图时，开关要处于断开状态，防止短路现象发生时，电流过大，损坏元件．
（3）电压表有示数说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，小灯泡不亮、电流表的示数为零说明电路断路，即电压表并联的部分断路．
（4）额定电压下灯泡正常发光，根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据P=UI求出灯泡的额定功率，再根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻．
（5）电源电压为6V，根据串联电路电压特点，当灯泡电压为3.8V，滑动变阻器的电压为2.2V＜3V，可以利用0～3V量程测量滑动变阻器的电压．

解答：解：
（1）灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表的量程为0～15V，且与灯泡并联；滑动变阻器的左下方接线柱与灯泡左接线柱相连，如下图所示：

（2）在连接电路前，开关要处于断开状态，防止短路现象发生时电流过大、损坏电路元件．
（3）小灯泡突然熄灭，检查发现电流表的示数为零，电压表的示数接近电源电压，说明电压表并联的部分断路，电路的故障可能是小灯泡断路．
（4）灯泡正常发光时的电压为3.8V；
电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.3A；
灯泡的额定功率P=U_LI=3.8V×0.3A≈1.1W；
滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
滑动变阻器接入电路中的电阻R_滑=

U滑

I

=

2.2V

0.3A

≈7.3Ω．
（5）当灯泡正常发光时，即要使灯泡电压为3.8V，则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，
所以把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时，即可进行实验．
电路图如下图所示：

故答案为：
（1）实物图连接如上图所示；  
（2）断开；短路；  
（3）小灯泡断路；
（4）3.8；1.1；7.3；  
（5）电路图如上图所示．

点评：本题考查了电压表的使用、电路图的设计、故障问题分析、电流表的读数、串联电路的特点和欧姆定律以及电功率公式的应用等．这些知识点是伏安法测功率中最常见的内容，一定要掌握好．