Question

1．如圖所示，是測量小燈泡電功率的實(shí)物元件圖，其中電源是由三只蓄電池組成，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．

（1）本實(shí)驗(yàn)的原理是：P=UI；
（2）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖1中的電路元件連接成實(shí)驗(yàn)電路．（要求：滑片P向左移時(shí)燈變亮，且連線不得交叉）；
（3）在測量小燈泡的額定功率時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓為3.8V，再測出電路中的電流，即可計(jì)算出額定功率；
（4）實(shí)際測量過程中小剛才發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V量程已損壞（另一量程完好），但他仍想利用現(xiàn)有器材測出小燈泡的額定功率，請(qǐng)你幫小剛重新設(shè)計(jì)新的電路圖并畫在圖2的方框內(nèi)；
（5）小剛按重新設(shè)計(jì)的電路圖繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為3.8V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率是1.52W；
（6）實(shí)驗(yàn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)電流表指針擺動(dòng)分別出現(xiàn)了如圖4、5所示的兩種情況．請(qǐng)分析在使用電流表時(shí)分別存在什么問題，并寫在下面的橫線上．
甲現(xiàn)象存在的問題：電流表正負(fù)接線柱接反；
乙現(xiàn)象存在的問題：電流表所選量程過大．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)原理是P=UI；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理連接電路，根據(jù)燈泡規(guī)格選擇電表量程，由滑片P向左移時(shí)燈變亮，確定變阻器的接線柱；
（3）燈泡電壓等于額定電壓時(shí)正常發(fā)光，讀出電流表示數(shù)，由P=UI計(jì)算燈泡的額定功率；
（4）可根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)計(jì)算，若滑動(dòng)變阻器與電壓表并聯(lián)時(shí)是否超過電壓表的3v量程，若不超過可設(shè)計(jì)電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量；
（5）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖可知：滑動(dòng)變阻器的電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為額定電壓，正常發(fā)光，讀出此時(shí)電流表示數(shù)，利用公式P=UI計(jì)算就可；
（6）當(dāng)儀表的正負(fù)接線柱接反后，指針將反向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)儀表量程太大時(shí)，儀表的指針偏轉(zhuǎn)角度會(huì)很��；當(dāng)儀表的量程太小時(shí)，儀表的指針偏轉(zhuǎn)角度會(huì)很大．

解答 解：
（1）本實(shí)驗(yàn)的原理是：P=UI；
（2）由實(shí)驗(yàn)原理知，測燈泡的電功率需要用電壓表與燈泡并聯(lián)測其電壓，由燈泡額定電壓為3.8V知，電壓表應(yīng)使用0-15V量程；
燈泡正常發(fā)光的電流約為：I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程；
滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下串聯(lián)入電路中，滑片P向左移時(shí)燈變亮，說明電路中電流變大，電阻減小，所以應(yīng)將其左下接線柱接入電路中．如圖所示：
；
（3）測量小燈泡的額定功率時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓3.8V，再測出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI即可算出小燈泡的額定功率為；
（4）三只蓄電池的電壓為6V，當(dāng)燈泡在額定電壓下工作時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓為6V-3.8V=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設(shè)計(jì)電壓表與滑阻串聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量．電路如下圖：

（5）電源為三只蓄電池電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為額定電壓3.8V，正常發(fā)光，此時(shí)讀出電流表讀數(shù)0.4A，則P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（6）甲的問題：電流表指針反轉(zhuǎn)，所以電流表正負(fù)接線柱接反；
乙的問題：電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，所以電流表所選量程過大．
故答案為：（1）P=UI；（2）電路連接如上圖所示：（3）滑動(dòng)變阻器的滑片；3.8；電流；（4）電路圖如上圖所示：（5）3.8；1.52；（6）電流表正負(fù)接線柱接反；電流表所選量程過大．

點(diǎn)評(píng) 本題是測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)物圖的連接、實(shí)驗(yàn)操作及電功率的計(jì)算．知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓等于額定電壓是關(guān)鍵．