题目内容
20．在测定“小灯泡的电功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V（正常发光时电阻约为20Ω），滑动变阻器上标有“50Ω 1A”字样．如图1
（1）实验中，小王同学闭合开关，发现小灯泡不亮，且电压表有明显示数，电流表无示数，则故障的原因可能是灯泡断路；
（2）故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一点，电压表的示数为2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向右端滑动（选填“左”或“右”）；
（3）小红同学在实验结束与同学讨论时说：“该实验电路也可以用来研究电流与电压的关系”．小红的说法是否正确，为什么？不正确、灯丝电阻随温度的变化而变化．
（4）若电压表的0～15V 量程已损坏，只能使用0～3V 量程，其它器材不变，如何测出小电灯的额定功率？在图2虚线框中画出测量电路图；
（5）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小明选用一个R0=15Ω的电阻，设计了如图3的电路及实验方案：
①调节滑片使电压表的示数为额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R0两端的电压U0，通过计算得到小灯泡的额定功率．
指出他的设计方案中存在的两个问题：问题一：R0的阻值太大，电压表的示数无法调至3.8V；问题二：只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．
分析 （1）灯泡不亮，灯泡可能是短路或断路．根据短路或断路时，电压表、电流表的示数变化情况来确定答案；
（2）根据电压表示数与灯泡额定电压的关系确定滑片的移动方向，直到电压表示数等于灯泡额定电压为止；
（3）在研究电流与电压的关系时，要控制电阻的阻值不变，改变电阻两端的电压，分析电流和电压的关系；而灯丝的电阻随着温度变化，不符合该实验的要求．
（4）0～15V量程已损坏，而灯泡额定电压为3.8V，超过电压表的另一量程0～3V；电源电压是6V，灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，小于电压表量程0～3V，因此可以用电压表测滑动变阻器电压，以便间接测量灯泡电压，据此设计电路图；
（5）根据串联电路的特点分析灯泡是否能够正常发光；
电压表并联在电路中，电流应由正接线柱流入，负接线柱流出．
解答 解：（1）灯泡不亮，电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明灯泡断路；
（2）由题意知，电压表示数是2V＜3.8V，因此滑动变阻器滑片应向右端移动，减小滑动变阻器接入电路阻值，减小分压，增大灯泡分压，直到电压表示数为灯泡额定电压3.8V为止；
（3）这个实验不能用来研究电流与电压的关系，因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，而电流与电压关系的实验中，要控制电阻值大小不变．
（4）电压表大量程损坏，当灯泡正常发光时，变阻器两端的电压为：U滑=6V-3.8V=2.2V，所以可将电压表与滑动变阻器并联，接线选用小量程，当电压表示数为2.2V时，可使灯泡正常工作；电路图设计如下：
（5）由题意知，电源电压约为3V，灯泡正常发光时电阻约为8Ω，当变阻器电阻为零时，设灯泡两端的电压为U，根据串联电路的特点：
$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$
即$\frac{U}{8Ω}$=$\frac{3V-U}{5Ω}$
解得：U≈1.8V，所以无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；
保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．
故答案为：（1）灯泡断路；（2）右；（3）不正确；灯丝电阻随温度的变化而变化；（4）见上图；（5）R0 的阻值太大，电压表的示数无法调至3.8V；只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压．
点评 本题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了电路的连接、电路故障的分析、电流表的读数及电功率的计算，同时考查了对实验设计的分析，关键掌握测量的原理及电表的使用方法．
阅读快车系列答案
| A． | 熔丝熔断后，用铜线来代替 | |
| B． | 趁临时停电的机会，赶快检修电路 | |
| C． | 将家用电器的金属外壳接地 | |
| D． | 将电吹风安装在洗涤间里，以方便使用 |
如图所示，把标有“220V，40W”，“220V，25W”的甲乙两灯串联接在220V的电源上（设灯丝的电阻不变），则下列分析正确的是（ ）| A． | 两盏灯的总功率等于65W | |
| B． | 甲灯两端的电压大于乙灯两端的电压 | |
| C． | 电路的总电阻大于3500Ω | |
| D． | 两灯的总功率小于20W |