Question

小明學(xué)習(xí)了電功率的概念后，要對小燈泡的電功率進(jìn)行研究：

（1）取兩個阻值不同的燈泡L₁、L₂，要研究它們的電功率跟哪些因素有關(guān)？他設(shè)計了如圖1所示的電路圖．要探究它們的電功率跟電流的關(guān)系，實驗中要控制兩燈的

電壓

相同，采用圖甲、乙兩圖中的

乙圖

電路圖．（填“甲圖”或“乙圖”）
（2）現(xiàn)要測定一額定電壓為3.8V，燈絲電阻約為15Ω的小燈泡的額定功率．器材：電源電壓為6V、滑動變阻器標(biāo)有“10Ω，1A“字樣、電流表、電壓表等．連線時小明發(fā)現(xiàn)電壓表0-15V的量程的接線柱壞了，無法使用，他經(jīng)過一番思考，終于把實驗完成了．請你在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線，把小明的實驗電路圖連接完整．
（3）連接完成后，閉合開關(guān)，小明接下來的操作是

移動滑片的位置

，使電壓表的示數(shù)為

2.2V

，此時電流表的示數(shù)如圖3所示，則通過燈的電流是

0.3A

，燈泡的額定功率是

1.14W

．
（4）在電路連接正確的情況下，若閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表、電壓表都幾乎沒有示數(shù)，則原因可能是

B

A．小燈泡被短路   B．燈絲斷了   C．電流表被短路 D．滑動變阻器連入電路的電阻太大．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)公式P=UI可知，電功率跟電壓、電流有關(guān)，探究電功率與電流的關(guān)系時，保持電壓不變，所以應(yīng)并聯(lián)．
（2）燈泡額定電壓為3.8V，電阻為15Ω，根據(jù)歐姆定律計算電流，確定電流表的量程，電流表串聯(lián)在電路中．
滑動變阻器有4個接線柱，選擇一上一下串聯(lián)在電路中．
燈泡額定電壓為3.8V，電壓表量程選擇0～15V，但是0～15V量程損壞，電源電壓為6V，燈泡額定電壓為3.8V．根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，電壓表示數(shù)為2.2V時，燈泡正常工作．
（3）根據(jù)電壓表測量的對象以及串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
電流表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)．
已知額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計算額定功率．
（4）燈泡不亮，可能是燈泡短路、燈泡斷路、燈泡電流太小造成的．
如果燈泡短路，總電阻減小，電路電流增大，電流表有示數(shù)，電壓表測導(dǎo)線電壓，無示數(shù)．
如果燈泡斷路，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表有無示數(shù)取決于電壓表的正負(fù)接線柱是否能與電源兩極相連．

解答：解：（1）要研究電功率跟電流的關(guān)系，根據(jù)公式P=UI，必須保持電壓不變，所以兩燈泡應(yīng)并聯(lián)，故選乙電路圖．
（2）燈泡電流約為：I=

U

R

=

3.8V

15Ω

≈0.25A＜0.6A，所以電流表選擇0～0.6A，電流表串聯(lián)在電路中．
滑動變阻器按照“一上一下”原則串聯(lián)在電路中．
電壓表0～15V量程損壞，電源電壓為3.8V，電源電壓為6V，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表選擇0～3V，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，如圖所示：

（3）因為電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時，燈泡兩端電壓為3.8V；故連接完成后，閉合開關(guān)，移動滑片的位置，使電壓表的示數(shù)為2.2V；
由圖3可知，電流表選擇0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.3A，則通過燈的電流是0.3A，燈泡的額定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（4）A、小燈泡被短路，電路電阻變小，電流變大，電流表有示數(shù)，故A不符合題意；
B、燈絲斷了，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，因此電壓表的正負(fù)接線柱無法與電源兩極相連，故電壓表示數(shù)為零．故B符合題意；
C、電流表被短路，電流表無示數(shù)，燈泡發(fā)光，燈泡中有電流，電壓表測燈泡電壓，電壓表有示數(shù)．故C不符合題意；
D、滑動變阻器連入電路電阻太大，總電阻太大，電路中有電流，即電流表有示數(shù)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，即電壓表也有較大的示數(shù)，故D不符合題意．
故選B．
故答案為：（1）電壓；乙圖；（3）移動滑片的位置；2.2V；0.3A；1.14W；（4）B．

點(diǎn)評：本題涉及到用控制變量法探究功率與電流的關(guān)系、實物圖連接、電流表的讀數(shù)、串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)、功率計算，電路故障等問題，考查內(nèi)容全面，包括了實驗中幾大類型，有一定的難度．