Question

某實驗小組的同學用“伏安法”測量小燈泡電功率，待測小燈泡額定電壓為3.8V，小燈泡的額定功率估計在1W 左右．
（1）請用筆畫線代替導線，完成圖乙中實物電路的連接，連線時導線不能交叉．
（2）檢查電路連接無誤，閉合開關后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動，產生這一現(xiàn)象的原因可能是______．
（3）故障排除后，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為______V時，小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖甲所示，則燈泡的額定功率為______W．
（4）另一組的同學連接好最后一根導線，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______；②______．
（5）小組的其他同學設計了下列四個電路圖，圖中的電源電壓U保持不變，小燈泡的額定電壓為U，且U＞U，定值電阻的阻值為R．在不改變電路連接的情況下，也能測出小燈泡額定功率的是______

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，把燈泡與電流表串聯(lián)接入電路．
（2）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象判斷電路故障原因．
（3）當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；由圖甲所示電流表確定電流表分度值，讀出電流表示數(shù)，由P=UI求出燈泡額定功率．
（4）連接電路時，應斷開開關，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值．
（5）小燈泡的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積，小燈泡的額定電壓U0已知，關鍵是測出額定電流．可以不考慮S1和滑動變電阻的作用，假設都是閉合狀態(tài)，分別分析每個電路的開關及電流表和電壓表的關系，看哪一個電路圖能測量出燈泡的額定電流．
解答：解：（1）∵P=UI，∴燈泡正常發(fā)光時的電流約為I==≈0.26A，則電流表應選擇0～0.6A量程，把燈泡與電流表串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示．
（2）燈泡不亮，電路存在斷路或燈泡短路，電流表阻值幾乎不動，說明電路存在斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，表面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，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（3）當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時，燈泡正常發(fā)光；電流表量程是
0～0.6A，由圖甲所示電流表可知，其分度值為0.02A，其示數(shù)為0.32A，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W．
（4）連接好最后一根導線，燈泡立即發(fā)光，說明電路是通路，連接電路時沒有斷開開關；燈泡發(fā)出明亮耀眼的光，說明燈泡實際功率很大，電路電流很大，電路電阻較小，連接電路時滑動變阻器滑片沒有置于最大阻值處．
（5）A、不論怎樣閉合、斷開各開關，都不能確定燈泡是否正常發(fā)光，故不能測出燈泡的額定功率；測出燈泡兩端的電壓，S₂閉合S₃斷開時，電流表把燈泡短路，燈泡不發(fā)光；S₂斷開S₃閉合時，電流表把電阻短路；兩個都閉合或斷開時，電流表均無示數(shù)．測不出燈泡的額定電流，該電路圖不能選；
B、閉合開關S₂，電壓表上端為正接線柱，下端為負接線柱；只閉合開關S₃，電壓表上端為負接線柱，下端為正接線柱，又不能更改電路，所以其中有一次電壓表接線柱一定接反，不能讀出電壓表示數(shù)，故不能測出燈泡的額定功率；
C、定值電阻R與燈泡串聯(lián)流過它們的電流相等，開關處于2的位置時，電壓表測量的是燈泡的兩端電壓，調節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓U；再將單刀雙擲開關打到1時，電壓表測量的是燈泡和電阻串聯(lián)后的兩端電壓U；則小燈泡的電流為I=，小燈泡的額定功率表達式是P=U．故該選項正確．
D、開關處于1的位置，電流表把燈泡和電阻短路，電流表測量滑動電阻的電流；開關處于2的位置，電流表把小燈泡短路，測量的是通過電阻的電流．測不出燈泡的額定電流，該電路圖不能測出燈泡的額定功率．故選C．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）燈泡斷路； （3）3.8；1.216；（4）連接電路時沒有斷開開關；滑動變阻器滑片沒有置于最大阻值處；（5）C．
點評：本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、電流表讀數(shù)、實驗現(xiàn)象分析、實驗電路分析等問題，連接電路圖時注意電表量程的選擇；（5）考查了測燈泡額定功率問題，分析電路圖，判斷能不能測出燈泡正常發(fā)光時流過它的電流是解題的關鍵；分析開關閉合與斷開時電路的連接情況，綜合性較強，很容易出錯．