Question

某班同學到實驗室做“測定小燈泡額定功率”的實驗．被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A  0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）、滑動變阻器R（10Ω  0.5A），開關各一只，導線若干．同學們設計的電路如圖所示：
（1）實驗電路接好后，合上開關時，部分同學發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據(jù)現(xiàn)象和檢測結(jié)果指出故障的可能原因：

故 障 現(xiàn) 象	檢    測	故 障 原 因
燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變
燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變

（2）下表為某小組的實驗記錄分析表：

次序	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額= 1.08+1.52+1.89 3 =1.50
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認為該小組數(shù)據(jù)處理過程有誤，原因是

把功率的三個測量值的平均值當做額定功率

，你認為正確測量結(jié)果P_額=

1.52

W．
（3）請根據(jù)電路圖1完成實物圖2的連接．

（4）如果電壓表壞了，另給一個定值電阻和二個開關，請在上面圖3的虛線框里畫一個能測出小燈泡額定功率的電路圖．

Answer 1

分析：（1）①燈泡不亮，燈泡斷路、或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路；電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路；電壓表示數(shù)較大，說明電壓表與電源兩端連接，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路，綜合分析可知電路故障原因；
②燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，說明電路電阻太大；移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變說明滑動變阻器不能改變電路電阻，即滑動變阻器全部接入電路；
（2）不同電壓下燈泡的功率不同，燈泡在額定電壓下的功率是燈泡的額定功率，不能把不同電壓下的功率的平均值作為額定功率；
（3）由圖1知，燈泡、電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表的量程，連接電路時，注意電表正負接線柱不要接反，注意滑動變阻器的接法；
（4）若沒有電壓表，則應將電流表與定值電阻串聯(lián)來代替電壓表，與燈泡并聯(lián)，根據(jù)U=IR知，當定值電阻的電流等于

3.8V

R0

時，燈泡正常發(fā)光，然后根據(jù)開關的作用使電流表與燈泡串聯(lián)，測出此時燈泡中的電流，便可根據(jù)P=UI計算出額定功率．

解答：解：（1）①燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)，取下燈泡，兩表的示數(shù)不變，故障原因是：燈泡斷路；
②燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變，故障原因是：滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱；
（2）不同電壓下燈泡的功率不同，燈泡在額定電壓下的功率是燈泡的額定功率，取燈泡在不同電壓下功率的平均值作為燈泡的額定功率是錯誤的．由表知，電壓為額定電壓3.8V時的功率是1.52W，即：額定功率是1.52W；
（3）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表選擇0～15V量程，燈泡正常發(fā)光時，電路電流約為I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，電流表選0～0.6A量程，燈泡、電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路如圖所示：
；
（4）電路如圖所示：

閉合S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表的示數(shù)為I₁=

3.8V

R0

，此時燈泡正常發(fā)光，保持滑動變阻器的阻值不變，閉合S₂，斷開S₁，讀出此時電流表的示數(shù)，為干路電流I₂，則可計算出通過燈泡的電流I=I₂-I₁，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定功率．
故答案為：（1）

故 障 現(xiàn) 象	檢    測	故 障 原 因
燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變	燈泡斷路
燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變	滑動變阻器同時接下面兩個接線柱

（2）把功率的三個測量值的平均值當做額定功率；1.52；（3）電路如上圖所示；（4）見上圖．

點評：本題考查了電路故障分析、求燈泡的額定功率、連接電路圖等問題，是實驗的常考內(nèi)容，要掌握；連接實物圖時應注意：①電壓表、電流表的正負極不要接反．②注意電壓表、電流表的量程不要接錯．③滑動變阻器的分壓與限流接法，滑片移動時阻值的變化應符合題意要求．④作圖要美觀，連線不要交叉．