Question

如圖所示，是測量小燈泡電功率的實(shí)物元件圖，其中電源是由三只蓄電池組成，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）請用筆畫線代替導(dǎo)線，把右圖中的電路元件連接成實(shí)驗(yàn)電路．
（要求：滑片P向左移時(shí)燈變亮，且連線不得交叉）
（2）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關(guān)后燈不亮，聰明的小剛猜想：
①可能燈絲斷了
②可能是變阻器開路
③可能是小燈泡短路
④可能是電流表開路
請你借助電路中的電流表和電壓表驗(yàn)證小剛的猜想，并將電流表、電壓表相應(yīng)示數(shù)填下表．

猜　想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
如果①成立
如果②成立

（3）排除故障后，實(shí)際測量過程中小剛才發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V量程已損壞（另一量程完好），但他仍想利用現(xiàn)有器材測出小燈泡的額定功率，請你幫小剛重新設(shè)計(jì)新的電路圖并畫在下面的方框內(nèi)．

（4）小剛按重新設(shè)計(jì)的電路圖繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為______V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖所示，則小燈泡的額定功率是______W．

Answer 1

解：（1）小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與小燈泡并聯(lián)；電源由三只蓄電池組成，因此電源電壓為2V×3=6V，由于小燈泡額定電壓是3.8V，因此電壓表選擇0～15V量程；電源小燈泡的電阻10Ω，電路中的電流最大I===0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程即可；滑片P向左移時(shí)燈變亮，說明電路中電流變大，總電阻變小，因此滑動(dòng)變阻器接線柱下面必須選擇左面的接線柱．
按要求連接實(shí)物如圖：

（2）如果①成立，電路為斷路，則電流為0，而電壓表和燈泡并聯(lián)，電壓表的讀數(shù)接近電源電壓；
如果②成立，電路也是斷路，電流為0，電流表示數(shù)為0，而電壓表是和燈泡并聯(lián)，電流在滑動(dòng)變阻處斷路，電流流不到電壓表，故電壓表示數(shù)也為0．
故答案為：如下表

猜 想	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
若①成立	0	6
若②成立	0	0

（3）三只蓄電池的電壓為6V，當(dāng)燈泡在額定電壓下工作時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓為6V-3.8V=2.2V，沒有超過電壓表的3v量程，所以可設(shè)計(jì)電壓表與滑阻串聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量．電路如下圖：

（4）電源為三只蓄電池電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為額定電壓3.8V，正常發(fā)光，此時(shí)讀出電流表讀數(shù)0.4A，則P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
故答案為：2.2、1.52．
分析：（1）根據(jù)電壓表、電流表、滑阻的接線原則和要求，把電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑片P向左移時(shí)燈變亮，因此滑動(dòng)變阻器下面接線柱接左邊的．
（2）根據(jù)電流表、電壓表有無讀數(shù)來判斷電路錯(cuò)誤時(shí)，要考慮電流表、電壓表的連接方式和自身特點(diǎn)．電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，說明和電壓表并聯(lián)的用電器斷路．
（3）可根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)計(jì)算，若滑動(dòng)變阻器與電壓表并聯(lián)時(shí)是否超過電壓表的3v量程，若不超過可設(shè)計(jì)電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)的電路來完成燈泡額定功率的測量．
（4）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖可知：滑動(dòng)變阻器的電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為額定電壓，正常發(fā)光，讀出此時(shí)電流表示數(shù)，利用公式P=UI計(jì)算就可．
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、故障問題分析、測燈泡額定功率的方法等．這些知識(shí)點(diǎn)是伏安法測功率中最常見的內(nèi)容，一定要掌握．