Question

1．在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，巳連接的部分電路如圖a所示，圖b中電源電壓6V恒定，小燈泡上只能看“2.5V”字樣．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖a中的實(shí)物電路連接充整．
（2）正確連接實(shí)驗(yàn)電路后，開關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．其故障原因可能是：燈絲斷路．
（3）故嶂排除后開始實(shí)驗(yàn)，當(dāng)變滑片滑到圖b示位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.0V，接著應(yīng)將滑片內(nèi)右滑動(dòng)，直至燈泡兩端電壓為額定電壓，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖b所示，則燈泡的額定功率為1W．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)某小組學(xué)生發(fā)現(xiàn)電壓表的小量程已經(jīng)損壞，但大量程仍可使用，于是他們借助的實(shí)驗(yàn)器材，順利完成了實(shí)驗(yàn)，假如由你來做該實(shí)驗(yàn)，要求電路只連接一次，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)?jiān)趫Dc虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（5）若考慮電表的電阻對(duì)測(cè)量的影響，則電功率的測(cè)量后果與真實(shí)值相比偏大（選填“大”或“小”，原因是電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表的示數(shù)變大．

Answer 1

分析 （1）圖中還有電壓表沒有接入電路，要從電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱上考慮．
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或短路，
燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓；
燈泡短路時(shí)，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（3）讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減�。�由圖b中讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
（4）電壓表的小量程0～3V已經(jīng)損壞，但大量程0～15V仍可使用，而燈泡額定電壓為2.5V，遠(yuǎn)小于電壓表的大量程；電源電壓是6V，燈泡正常發(fā)光時(shí)，與燈泡串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器電壓為6V-2.5V=3.5V，因此可以用電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，以便間接測(cè)量燈泡電壓，據(jù)此作出電路圖．
（5）根據(jù)電壓表與電流表所測(cè)量的量，分析電壓與電流的測(cè)量值與真實(shí)值間的關(guān)系，然后
判斷電功率的測(cè)量值與真實(shí)值間的關(guān)系．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表要選擇0～3V量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．滑動(dòng)變阻器按照“一上一下”的原則串聯(lián)連入電路如圖． 
 
（2）燈泡不亮，可能是燈泡發(fā)生短路或電路存在斷路造成的，電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，因此與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（3）電壓表示數(shù)為2V小于燈泡額定電壓，為測(cè)燈泡額定電壓，由電路圖可知，應(yīng)向右移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V；由電路圖可知，電流表量程為0～0.6A，由圖示電流表可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W．
（4）電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表組成串聯(lián)電路，由于電源電壓是6V，燈泡正常發(fā)光時(shí)，與燈泡串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器電壓為6V-2.5V=3.5V，利用電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，測(cè)量測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，以便間接測(cè)量燈泡電壓，電路圖如圖所示：

（5）由電路圖知，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的測(cè)量值U與真實(shí)值相等；電流表測(cè)的是流過燈泡與流過電壓表的電流之和，電流表的測(cè)量值I比真實(shí)值大，因此由P=UI求出的測(cè)量值比真實(shí)值大．
故答案為：（1）如上圖；（2）燈絲斷路；（3）右；1；（4）如上圖；（5）大；電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表的示數(shù)變大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接，電壓表的讀數(shù)，故障問題，功率計(jì)算，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖等問題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、明確各電路元件的連接方式是正確解題的關(guān)鍵．