Question

測量小燈泡的額定功率，器材如圖所示，其中被測燈泡的額定電壓為3.8V估計(jì)它的額定功率為1W左右，電源電壓恒為6V，電流表的量程為0～0.6A和0～3A電壓表的量程為0～3V和0～15V，開關(guān)，滑動(dòng)變阻器，備用導(dǎo)線若干．
（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是

 

（2）連接開關(guān)時(shí)應(yīng)將

 

閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變組器的滑片到是

 

（左或右）、
（3）完成電路
（4）連接電路后，閉合開關(guān)，無論怎樣移動(dòng)滑片電流表指針均無偏轉(zhuǎn)，電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，這可能是由于

 

造成．排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表調(diào)3.8V，電流表的指針如圖所示，此時(shí)電流表示數(shù)為

 

A小燈泡額定功率為

 

W．
（5）若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V量程不靈，無法按常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請你在不增減器材的情況下重新設(shè)計(jì)電路圖完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖畫在方框中
（6）若實(shí)驗(yàn)中有四種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，“10Ω  1A”“15Ω  1.5A”“20Ω  2A”“50Ω  2A”則無論是正常實(shí)驗(yàn)還是后來重新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)都是選用

 

規(guī)格的滑動(dòng)變阻器為宜．

Answer 1

分析：（1）測燈泡功率的實(shí)驗(yàn)原理是電功率公式P=UI．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據(jù)燈泡的額定電壓和估計(jì)的額定功率可估算其電流，選擇合適的電流表量程，把滑動(dòng)變阻器、燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
（4）根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；根據(jù)電流表所選量程、確定電流表的分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出電功率．
（5）電壓表大量程損壞，可以用小量程與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，間接測燈泡電壓．
（6）由電源電壓與燈的額定電壓、串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)計(jì)算滑動(dòng)變阻器的最小阻值，然后選擇滑動(dòng)變阻器．

解答：解：（1）伏安法測小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)原理是電功率公式：P=UI．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)將斷開；閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變組器的滑片應(yīng)移到左端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大．
（3）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表應(yīng)選0～15V量程，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端電路圖如圖甲所示．

（4）電流表指針無偏轉(zhuǎn)，電路可能存在斷路；電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路，則電路故障是：與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；由電路圖可知，電流表量程是0～0.6A，由圖2所示電流表可知，電流表分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.32A；燈泡功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W．
（5）燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表0～15V量程不靈，無法按常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)是2.2V時(shí)，燈泡電壓等于額定電壓3.8V，間接測燈泡電壓，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖乙所示．

（6）①∵P=

U2

R

，∴燈泡電阻約為R_L=

UL

RL

=

3.8V

0.32A

=11.875Ω；
∴此時(shí)電路總電阻R=

U

I

=

6V

0.32A

=18.75Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R_滑=R-R_L=18.75Ω-11.875Ω=6.875Ω＜10Ω；
②電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
∵I=

U

R

，∴R_滑′=

U滑

I

=

2.2V

0.32A

≈6.875Ω＜10Ω；
因此滑動(dòng)變阻器可選：“10Ω1A”．
故答案為：（1）P=UI；（2）斷開；左；（3）電路圖如圖甲所示；
（4）燈泡斷路；0.32；1.216；（5）電路圖如圖乙所示；（6）“15Ω  1.5A”．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、連接實(shí)物電路圖、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖、實(shí)驗(yàn)器材的選擇等問題，涉及的問題較多，是常考問題，一定要掌握．