Question

9．如圖1所示，是測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)物圖，其中電源電壓為6V，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）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線．把圖中的電路元件連接起來(lái)．（要求：滑片P向左端移動(dòng)時(shí)燈亮！且連線不得交叉）
（2）小剛合理地連接好電路，操作順序正確，但閉合開(kāi)關(guān)后燈不亮．他的猜想是：
A．可能是燈絲斷了　B．可能是變阻器開(kāi)路C．可能是小燈泡短路
請(qǐng)根據(jù)電表示數(shù)判斷故障原因，并將電表對(duì)應(yīng)的示數(shù)填入表：

猜想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果A成立
如果C成立	0.6	0

（3）排除故障后，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端電壓達(dá)到正常，再讀出電流表的示數(shù)（如圖2所示）為0.5A，則小燈泡的額定功率為1.9W．
（4）若不用電流表，你將如何測(cè)量其功率，在圖右邊空白處畫(huà)電路圖表示你所采取的辦法，需要測(cè)量的物理量有：燈泡正常工作時(shí)，R與L的總電壓，計(jì)算其額定功率的表達(dá)式為3.8V×$\frac{U-3.8V}{R}$．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡規(guī)格確定電表量程，由此連接實(shí)物；
（2）電路故障由兩類：短路和斷路；電路短路時(shí)，短路部分無(wú)電壓，電流大；電路斷路時(shí)，斷路部分無(wú)電流，電壓大；
（3）要測(cè)燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)燈泡在額定電壓下工作，由圖2讀出此時(shí)電流表示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率；
（4）沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出功率．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓是3.8V，所以電壓表應(yīng)選用0-15V量程，
燈泡正常發(fā)光電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程，
滑片P向左端移動(dòng)時(shí)燈亮，說(shuō)明此時(shí)電路中電流增大，變阻器連入阻值減小，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的左下接線柱接入電路中．如圖所示：
；
（2）如果A成立，即燈絲斷了，電壓表被串聯(lián)入電路中，則電路中電流幾乎為0，電壓表測(cè)電源電壓，即為6V；
電路中有較大電流0.6A，說(shuō)明電路中通路，但燈泡兩端電壓為0，說(shuō)明燈絲短路了；
（3）要測(cè)燈泡的額定功率，需移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使燈泡在3.8V下工作；電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，此時(shí)通過(guò)燈泡電流為0.5A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.5A=1.9W；
（4）利用電壓表和已知阻值的定值電阻R，設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，得到電流，電路圖如圖所示：

步驟為：a、將S接2，移動(dòng)滑片使燈泡電壓達(dá)到額定電壓3.8V；
b、將S接2，保持滑片位置不變，讀出電壓表示數(shù)為U；
c、額定功率：P=UI=3.8V×$\frac{U-3.8V}{R}$．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）見(jiàn)下表；

猜想	電流表示數(shù)I/A	電壓表示數(shù)U/V
如果A成立	0	6
如果 C成立	0.6	0

（3）滑動(dòng)變阻器；0.5A；1.9W；
（4）見(jiàn)上圖；燈泡正常工作時(shí)，R與L的總電壓；3.8V×$\frac{U-3.8V}{R}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器的使用、實(shí)物圖的連接、故障問(wèn)題分析、測(cè)燈泡額定功率的方法等．這些知識(shí)點(diǎn)是測(cè)功率中最常見(jiàn)的內(nèi)容，需要掌握．
①?zèng)]有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出；
②沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．