Question

12．在“测定小灯泡的额定功率”实验中，张超同学用一个电压表、一个电流表、二个开关、电压为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和一个标有“20Ω，1.5A”的滑动变阻器，设计了如图甲所示的电路．

（1）如果小灯泡的额定功率小于2W，电流表的量程选0-0.6A为宜；要求滑片 P向左移灯变亮则滑动变阻器底下应选B接线柱．
（2）请用笔画线代替导线，按照图甲所示的电路图，将图乙的实物电路连接完整（连线不得交叉）；
（3）在实验中，若电压表示数为2V，则灯泡的实际功率＜额定功率（选填“＞”、“＜”或“=”）；要想使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片应向右移动（选填“左或右”）直至电压表的示数为3.8V，若此时电流表示数为0.4A，则灯泡的额定功率为1.52W；此时小灯泡的电阻是9.5Ω．该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外，还有调节滑片，使得灯泡正常发光的作用．
（4）实验过程中，若将电压表和电流表互换位置，闭合开关后，小灯泡不亮（选填“亮”或“不亮”），这时电压表的示数约为6V．
（5）另一组的同学按同一电路连接好最后一根导线，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，请你找出实验中两个操作不当之处：
①连接电路时，开关未断开；
②闭合电路前，滑动变阻器没有调到最大阻值处．

Answer 1

分析 （1）因为灯的额定功率小于2w，可以利用P=UI计算出电流值，去选择所用量程；要求滑片 P向左移灯变亮，即说明此时电阻变小，故可判断接线柱的接法；
（2）连接时注意电流表用小量程，电压表用大量程，滑动变阻器一上一下的连入；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当实际电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率；根据串联电路具有分压作用可知，此时变阻器分担的电压多一些，故应使变阻器阻值变小；只有在额定电压下根据P=UI计算出的才是额定功率．据欧姆定律可以计算出电阻的大小．
（4）电压表由于自身电阻较大，简化电路时按断路处理；电流表由于自身电阻较小，简化时按导线处理．两表位置互换后，电压表就串联接入电流，由于自身电阻较大，导致总电阻很大，因此电流中电路很小，小灯泡和电流表中电流都很小，因此小灯泡不亮．
（5）连接电路时要断开开关，滑片要置于最大阻值处．

解答 解：（1）据P=UI可知，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.52A＜0.6A，所以选O--0.6A量程；要求滑片 P向左移灯变亮，即说明此时电阻变小，滑动变阻器底下应选B接线柱．
（2）据（1）可知电流表的量程，同时对于变阻器应该选择B接线柱，故实物连接如下图：

（3）若电压表示数为2V，小于额定电压，则灯泡的实际功率小于额定功率；
小灯泡的电压小于额定电压，且滑动变阻器与小灯泡串联，根据串联电路具有分压作用可知，为使灯泡两端电压变大，应调小滑动变阻器的阻值，故应向右调，直到电压表示数是3.8V为止；
此时电路是0.4A，故此时的额定功率是：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
此时的电阻是：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω；
该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外，还有调节滑片，使得灯泡正常发光的作用；
（4）电流表和电压表位置互换后，电压表就串联接入电路，由于电压表电阻很大，因此干路电流就很小，几乎没有电流流过灯泡，故电流表无示数，灯泡不亮，但此时电压表相当于测量电源电压，故电压表示数接近电源电压，即为6V；
（5）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明电路闭合，连接电路时没有断开开关；灯泡发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明电路电流太大，电路电阻太小，滑动变阻器滑片没有置于最大阻值处．
故答案为：（1）0-0.6；B；（2）见上图；（3）＜；右；3.8；1.52；9.5；调节滑片，使得灯泡正常发光的；（4）6；（5）①连接电路时，开关未断开；②闭合电路前，滑动变阻器没有调到最大阻值处．

点评 此题是测量小灯泡的功率，要掌握其测量原理P=UI，考查了有关电路的连接，注意电压表、电流表及滑动变阻器的接法．同时考查了电路故障的分析，此题出现的电路故障在电学实验中经常出现，注意理解掌握分析的方法．还考查了一种特殊测量功率的方法，与测电阻类似，要学会变通．