Question

如圖所示，是測量小燈泡電功率的實物元件圖，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，滑動變阻器標有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）．
（1）請用筆畫線代替導線，把右圖中的電路元件連接成實驗電路．
（要求：滑片P向左移時燈變亮，且連線不得交叉）
（2）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關后燈不亮，聰明的小剛猜想：
①可能燈絲斷了
②可能是變阻器開路
③可能是小燈泡短路
④可能是電流表開路
請你借助電路中的電流表和電壓表驗證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應示數填下表．

猜  想	電流表示數/A	電壓表示數/V
如果①成立
如果②成立

（3）排除故障后，實際測量過程中小剛才發現電壓表0～15V量程已損壞（另一量程完好），但他仍想利用現有器材測出小燈泡的額定功率，請你幫小剛重新設計新的電路圖并畫在下面的方框內．

（4）小剛按重新設計的電路圖繼續實驗，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數為

2.2

V時，小燈泡正常發光，此時電流表示數如圖所示，則小燈泡的額定功率是

1.52

W．

Answer 1

分析：（1）根據電壓表、電流表、滑阻的接線原則和要求，把電壓表與燈泡并聯，電流表與燈泡串聯，滑片P向左移時燈變亮，因此滑動變阻器下面接線柱接左邊的．
（2）根據電流表、電壓表有無讀數來判斷電路錯誤時，要考慮電流表、電壓表的連接方式和自身特點．電流表無示數說明電路斷路，電壓表有示數且接近電源電壓，說明和電壓表并聯的用電器斷路．
（3）可根據串聯電路電壓特點計算，若滑動變阻器與電壓表并聯時是否超過電壓表的3v量程，若不超過可設計電壓表與滑動變阻器并聯的電路來完成燈泡額定功率的測量．
（4）根據設計的電路圖可知：滑動變阻器的電壓為2.2V時，燈泡電壓為額定電壓，正常發光，讀出此時電流表示數，利用公式P=UI計算就可．

解答：解：（1）小燈泡和滑動變阻器串聯，電流表與燈泡串聯，電壓表與小燈泡并聯；電源由三只蓄電池組成，因此電源電壓為2V×3=6V，由于小燈泡額定電壓是3.8V，因此電壓表選擇0～15V量程；電源小燈泡的電阻10Ω，電路中的電流最大I=

U

R

=

6V

10Ω

=0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程即可；滑片P向左移時燈變亮，說明電路中電流變大，總電阻變小，因此滑動變阻器接線柱下面必須選擇左面的接線柱．
按要求連接實物如圖：

（2）如果①成立，電路為斷路，則電流為0，而電壓表和燈泡并聯，電壓表的讀數接近電源電壓；
如果②成立，電路也是斷路，電流為0，電流表示數為0，而電壓表是和燈泡并聯，電流在滑動變阻處斷路，電流流不到電壓表，故電壓表示數也為0．
故答案為：如下表

猜  想	電流表示數/A	電壓表示數/V
若①成立	0	6
若②成立	0	0

（3）三只蓄電池的電壓為6V，當燈泡在額定電壓下工作時，根據串聯電路電壓特點可知：滑動變阻器分擔的電壓為6V-3.8V=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設計電壓表與滑阻串聯的電路來完成燈泡額定功率的測量．電路如下圖：

（4）電源為三只蓄電池電壓為6V，根據串聯電路電壓特點可知：滑動變阻器電壓為2.2V時，燈泡電壓為額定電壓3.8V，正常發光，此時讀出電流表讀數0.4A，則P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案為：2.2、1.52．

點評：本題考查了滑動變阻器的使用、實物圖的連接、故障問題分析、測燈泡額定功率的方法等．這些知識點是伏安法測功率中最常見的內容，一定要掌握．