Question

12．在“測定小燈泡的額定功率”實驗中，張超同學(xué)用一個電壓表、一個電流表、二個開關(guān)、電壓為6V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和一個標有“20Ω，1.5A”的滑動變阻器，設(shè)計了如圖甲所示的電路．

（1）如果小燈泡的額定功率小于2W，電流表的量程選0-0.6A為宜；要求滑片 P向左移燈變亮則滑動變阻器底下應(yīng)選B接線柱．
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，按照圖甲所示的電路圖，將圖乙的實物電路連接完整（連線不得交叉）；
（3）在實驗中，若電壓表示數(shù)為2V，則燈泡的實際功率＜額定功率（選填“＞”、“＜”或“=”）；要想使小燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器的滑片應(yīng)向右移動（選填“左或右”）直至電壓表的示數(shù)為3.8V，若此時電流表示數(shù)為0.4A，則燈泡的額定功率為1.52W；此時小燈泡的電阻是9.5Ω．該實驗中滑動變阻器的作用除了保護電路外，還有調(diào)節(jié)滑片，使得燈泡正常發(fā)光的作用．
（4）實驗過程中，若將電壓表和電流表互換位置，閉合開關(guān)后，小燈泡不亮（選填“亮”或“不亮”），這時電壓表的示數(shù)約為6V．
（5）另一組的同學(xué)按同一電路連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅．檢查后發(fā)現(xiàn)連線正確，請你找出實驗中兩個操作不當之處：
①連接電路時，開關(guān)未斷開；
②閉合電路前，滑動變阻器沒有調(diào)到最大阻值處．

Answer 1

分析 （1）因為燈的額定功率小于2w，可以利用P=UI計算出電流值，去選擇所用量程；要求滑片 P向左移燈變亮，即說明此時電阻變小，故可判斷接線柱的接法；
（2）連接時注意電流表用小量程，電壓表用大量程，滑動變阻器一上一下的連入；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當實際電壓小于額定電壓時，實際功率小于額定功率；根據(jù)串聯(lián)電路具有分壓作用可知，此時變阻器分擔的電壓多一些，故應(yīng)使變阻器阻值變�。恢挥性陬~定電壓下根據(jù)P=UI計算出的才是額定功率．據(jù)歐姆定律可以計算出電阻的大�。�
（4）電壓表由于自身電阻較大，簡化電路時按斷路處理；電流表由于自身電阻較小，簡化時按導(dǎo)線處理．兩表位置互換后，電壓表就串聯(lián)接入電流，由于自身電阻較大，導(dǎo)致總電阻很大，因此電流中電路很小，小燈泡和電流表中電流都很小，因此小燈泡不亮．
（5）連接電路時要斷開開關(guān)，滑片要置于最大阻值處．

解答 解：（1）據(jù)P=UI可知，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.52A＜0.6A，所以選O--0.6A量程；要求滑片 P向左移燈變亮，即說明此時電阻變小，滑動變阻器底下應(yīng)選B接線柱．
（2）據(jù)（1）可知電流表的量程，同時對于變阻器應(yīng)該選擇B接線柱，故實物連接如下圖：

（3）若電壓表示數(shù)為2V，小于額定電壓，則燈泡的實際功率小于額定功率；
小燈泡的電壓小于額定電壓，且滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路具有分壓作用可知，為使燈泡兩端電壓變大，應(yīng)調(diào)小滑動變阻器的阻值，故應(yīng)向右調(diào)，直到電壓表示數(shù)是3.8V為止；
此時電路是0.4A，故此時的額定功率是：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
此時的電阻是：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω；
該實驗中滑動變阻器的作用除了保護電路外，還有調(diào)節(jié)滑片，使得燈泡正常發(fā)光的作用；
（4）電流表和電壓表位置互換后，電壓表就串聯(lián)接入電路，由于電壓表電阻很大，因此干路電流就很小，幾乎沒有電流流過燈泡，故電流表無示數(shù)，燈泡不亮，但此時電壓表相當于測量電源電壓，故電壓表示數(shù)接近電源電壓，即為6V；
（5）連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)光，說明電路閉合，連接電路時沒有斷開開關(guān)；燈泡發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅，說明電路電流太大，電路電阻太小，滑動變阻器滑片沒有置于最大阻值處．
故答案為：（1）0-0.6；B；（2）見上圖；（3）＜；右；3.8；1.52；9.5；調(diào)節(jié)滑片，使得燈泡正常發(fā)光的；（4）6；（5）①連接電路時，開關(guān)未斷開；②閉合電路前，滑動變阻器沒有調(diào)到最大阻值處．

點評 此題是測量小燈泡的功率，要掌握其測量原理P=UI，考查了有關(guān)電路的連接，注意電壓表、電流表及滑動變阻器的接法．同時考查了電路故障的分析，此題出現(xiàn)的電路故障在電學(xué)實驗中經(jīng)常出現(xiàn)，注意理解掌握分析的方法．還考查了一種特殊測量功率的方法，與測電阻類似，要學(xué)會變通．