Question

6．如圖所示，是測(cè)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，把如圖甲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）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小剛猜想：
A．可能燈絲斷了
B．可能是變阻器開路
C．可能是小燈泡短路
D．可能是電流表開路
請(qǐng)你借助已連好電路中的電流表和電壓表驗(yàn)證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應(yīng)示數(shù)填入如表．

猜想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立
如果B成立

（4）排除故障后，在測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端電壓為3.8V，再測(cè)出電路中的電路中的電流，即可計(jì)算出額定功率；若小燈泡兩端實(shí)際電壓為額定電壓的1.2 倍，則實(shí)際功率為額定功率的1.44倍．（假設(shè)電阻值不變）
（5）實(shí)際測(cè)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(cè)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乙的方框內(nèi)．
（6）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2.2V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是1.52W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)公式P=UI分析；
（2）根據(jù)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(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器下面接線柱接左邊的．
（3）若燈絲斷了，則電路中無電流，燈泡兩端的電壓等于電源電壓；若滑動(dòng)變阻器開路，則電路中無電流，且燈泡兩端無電壓；若小燈泡短路，則電路中有電流，燈泡兩端無電壓．
（4）要測(cè)燈泡的額定功率，根據(jù)P=UI，需使燈泡兩端的電壓為額定電壓，測(cè)出電流值，然后代入公式計(jì)算得出．
（5）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(cè)量；
（6）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；

解答 解：（1）測(cè)量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)原理是P=UI；
（2）小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與小燈泡并聯(lián)；由于小燈泡額定電壓是3.8V，因此電壓表選擇0～15V量程；小燈泡的額定電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表選擇0～0.6A量程即可；滑片P向左移時(shí)燈變亮，說明電路中電流變大，總電阻變小，因此滑動(dòng)變阻器接線柱下面必須選擇左面的接線柱．如下圖所示：
；
（3）如果燈絲斷了，則電路中無電流，電流表的示數(shù)為零，燈泡兩端的電壓為電源電壓，電壓表示數(shù)為6V；
若變阻器開路，則電路中無電流，電流表的示數(shù)為零，燈泡兩端無電壓，電壓表的示數(shù)也為零；
若小燈泡短路，則電路中有電流，電流表的示數(shù)：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，電壓表示數(shù)為零．
（4）在測(cè)量小燈泡的額定功率時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端電壓為3.8V，再測(cè)出電路中的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算出電功率．
燈絲電阻不變，燈泡兩端電壓為額定電壓的1.2倍，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡實(shí)際功率為額定功率的1.44倍．
（5）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(cè)量．電路如下圖
；
（6）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．
故答案為：（1）P=UI；（2）如圖；（3）0；6；0；0；（4）滑動(dòng)變阻器；3.8；電路中的電流；1.44；（5）如圖；（6）2.2；1.52．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電表量程的選擇和正確使用、滑動(dòng)變阻器的正確使用、電流表的讀數(shù)、電路故障的判斷和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，但都是經(jīng)常考查的內(nèi)容，一定要掌握．