Question

16．物理興趣小組到實驗室做“測定小燈泡功率”的實驗．被測小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖甲所示，則接下來的操作是電流表指針校零．
（2）圖乙是興趣小組尚未完成的電路，請你用鉛筆畫線代替導線，把圖乙中實物連接圖補充完整（要求：滑片向右滑時燈變亮）．
（3）小華按照電路圖進行連接，當她剛把最后一根導線連接好，小燈泡就立刻發(fā)光了．出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是由于在連接電路前開關沒有斷開．實驗過程中，同學們正確連接電路并檢查無誤后，閉合開關，但小華發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，于是立刻舉手要求老師更換燈泡，其實小華同學的做法是欠妥的，她正確的做法應該是觀察電流表和電壓表是否有示數(shù)，判斷是否短路或斷路．
（4）連接電路后閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮．小組同學提出下列原因，其中不合理的是D．
A．滑動變阻器接入電路電阻太大               B．導線接觸不良
C．燈泡燈絲斷了                                     D．電源正、負極接反了
（5）排除電路故障后，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置，電流表和電壓表的示數(shù)如圖丙所示，此時小燈泡的電阻是8.18Ω（電阻計算的結果保留二位小數(shù)），燈泡的實際功率是0.396W．
（6）在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師提供了下列器材：額定電壓為U₀的小燈泡、電源（電壓未知）、一個阻值為R的定值電阻、一個滑動變阻器、一個電壓表、三個單刀單擲開關和若干導線．請把你設計的測量小燈泡額定電功率的電路圖畫在圖丁的虛線框內．

Answer 1

分析 （1）在檢查儀表時，首先應看電表的指針是否指零，若不指零，即需要調零．
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，且與燈泡并聯(lián)；滑動變阻器按一上一下的原則與電流表串聯(lián)，
根據(jù)滑片向右滑時燈變亮可知，電路中的電流變大，即滑動變阻器接入電路的電阻減小，故滑動變阻器的右下方接線柱與電流表串聯(lián)．
（3）連接實物前，開關處于斷開狀態(tài)，防止連接到最后一根導線電路接通，燒壞電路元件；
電路連接正確，燈泡不亮，首先應觀察電流表和電壓表是否有示數(shù)，判斷是否短路或斷路
的原因有兩個：沒有電流通過或雖有電流通過、但太�。皇欠裼须娏骺梢杂呻娏鞅�、電壓表指針是否偏轉確定；
雖有電流通過、但太小可以通過調節(jié)滑動變阻器來觀察燈泡是否發(fā)光來判斷．
（4）燈泡不亮，說明電路中電流太小或者出現(xiàn)了斷路或燈泡短路；
（5）根據(jù)乙圖可知電流表和電壓表的量程，再結合分度值讀出兩電表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，根據(jù)P=UI求出燈泡的實際功率．
（6）實驗器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點設計電路，即燈泡與定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)組成電路，
利用電壓表分別測出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調節(jié)滑動變阻器使燈泡兩端的電壓達到額定電壓，
然后測出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，
利用P=UI表示出燈泡的額定功率，根據(jù)實驗器材與實驗原理分析答題．

解答 解：（1）由圖甲可以看出，此時電流表的指針不指零，故需將電流表指針校零；
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；
滑片向右滑時燈變亮，說明電路中的電流變大，此時電路電阻減小，故將滑動變阻器的右下方接線柱與電流表串聯(lián)，如下圖所示：

（3）小華連接完最后一根導線，燈泡立刻發(fā)光，說明連接電路時開關未斷開；
如果小燈泡斷路，電路中沒有電流，電流表示數(shù)為零，但電壓表的示數(shù)接近電源的電壓；
如果小燈泡短路，電路中有電流，但電壓表示數(shù)為零；
所以，燈泡不亮，首先應觀察電流表和電壓表是否有示數(shù)，再判斷是否短路或斷路．
（4）閉合開關后，燈泡不亮，說明電路中電流太小或者出現(xiàn)了斷路或燈泡短路，與電源的正負極無關．
故選：D．
（5）由圖乙可知：電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，此時燈泡兩端的電壓U_實=1.8V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，通過燈泡的電流I_實=0.22A；
由I=$\frac{U}{R}$得，小燈泡的電阻：
R=$\frac{{U}_{實}}{{I}_{實}}$=$\frac{1.8V}{0.22A}$≈8.18Ω；
則燈泡的實際功率：P_實=U_實I_實=1.8V×0.22A=0.396W．
（6）燈泡的額定電壓已知，要測其額定功率，需要測出燈泡正常發(fā)光時的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，測出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯(lián)，可以求出通過燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，實驗電路圖如圖所示：

故答案為：（1）電流表指針校零；
（2）見上圖；
（3）開關沒有斷開；觀察電流表和電壓表是否有示數(shù)，判斷是否短路或斷路；
（4）D；
（5）8.18；0.396；
（6）見上圖．

點評 本題考查了連接實物電路的連接、實驗故障分析、實驗操作、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實驗設計等，伏安法測電功率是初中物理實驗的重點，只要熟練掌握電流表和電壓表的使用注意事項，
以及電學實驗要注意的問題（如：電表指針是否校零，連接電路時開關是否斷開等），就不難完成這個實驗．最后一問：實驗設計是本題的難點，知道實驗原理、應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．