Question

10．在“測量小燈泡額定功率”的實驗中，小剛同學(xué)用一個電壓表、一個電流表、一個開關(guān)、一個滑動變阻器、電壓為6V的電源和額定電壓為3.8V的小燈泡，設(shè)計了如圖甲所示的電路．

（1）實驗中需要依據(jù)圖甲所示的電路圖，將圖乙所示器材進(jìn)行連線，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙所示電路連接完整．
（2）在接線過程中開關(guān)應(yīng)斷開；閉合開關(guān)前還應(yīng)將滑動變阻器的滑片放在D端．
（3）連接完電路后，閉合開關(guān)，無論怎樣移動滑片，燈泡都不發(fā)光，電流表示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)為6V，這可能是由于燈泡斷路造成的；
（4）若小明同學(xué)在做實驗時，移動滑片的位置，多次測量過程中觀察到電壓表和電流表的示數(shù)大小變化是相反的，則產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能是電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器兩端．
（5）正確連接好電路后，閉合開關(guān)，當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，電流表示數(shù)變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時小燈泡正常發(fā)光，此時電流表指針如圖丙所示，其示數(shù)為0.3A．小燈泡的額定功率為1.14W．
（6）小明同學(xué)按同一電路圖連接電路，當(dāng)連接最后一根導(dǎo)線時，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，請你找出實驗中操作不當(dāng)之處：
①連線時，開關(guān)沒有斷開；
②閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片沒有移到阻值最大位置．

Answer 1

分析 （1）由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表要與燈泡并聯(lián)；根據(jù)丙圖確定電流表的量程，電流表要與燈泡串聯(lián)，注意電壓表和電流表的正負(fù)接線柱．
（2）為防止電路中電流過大燒壞用電器，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑片應(yīng)位于最大阻值處；
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（4）伏安法測燈泡電功率的實驗中：
如果電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，滑動變阻器阻值減小時，總電阻減小，電流增大，燈泡電壓增大，電流表示數(shù)和電壓表示數(shù)都增大．
如果電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，滑動變阻器阻值減小時，總電阻減小，電流增大，燈泡電壓增大，滑動變阻器電壓減小，電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減小．
（5）滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，當(dāng)滑動變阻器向移動時，接入電路的電阻減小，電路中的總電阻減�。桓鶕�(jù)歐姆定律可知，電路中的電流增大，燈泡兩端分得的電壓增大，達(dá)到額定電壓時小燈泡正常發(fā)光；根據(jù)量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，利用根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．
（6）連接完最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)光，說明實驗前開關(guān)未處于斷開狀態(tài)；燈泡發(fā)出明亮耀眼的光，很快熄滅，說明電路電流太大，電路中總電阻太小，即滑動變阻器接入電路電阻未達(dá)到阻值最大處．

解答 解：（1）燈泡額定電壓為3.8V，所以電壓表選擇0～15V量程，且與電壓表與燈泡并聯(lián)；由丙圖確定電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯(lián)；電流從電表的正接線柱流入負(fù)接線柱流出，如圖．

（2）為保護(hù)電路，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑片應(yīng)位于最大阻值D端；
（3）電流表無示數(shù)，燈泡不亮，電路斷路，電壓表有示數(shù)且等于電源電壓，與電源連通，所以可能是燈泡斷路；
（4）移動滑動變阻器滑片，電路電流增大，燈泡電壓增大，電源電壓不變，滑動變阻器電壓減小，
測量過程中電壓表和電流表的示數(shù)變化相反，原因為電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．
（5）滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器向移動時，接入電路的電阻減小，電路中的總電阻減��；
根據(jù)歐姆定律可知：
電路電流變大，電流表示數(shù)變大；
燈泡分得的電壓增大，當(dāng)達(dá)到3.8V時小燈泡正常工作；
電流表選擇0～0.6A量程，分度值為0.02A，
所以電流表的示數(shù)為0.3A，
小燈泡的額定功率：
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
（6）連接完最后一根導(dǎo)線時燈泡發(fā)光的原因是：連線時，開關(guān)沒有斷開；
燈泡發(fā)出明亮耀眼的光很快熄滅的原因是：閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片沒有移到阻值最大位置．
故答案為：（1）實物電路連接如上圖所示；
（2）D；
（3）燈泡斷路；
（4）電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器兩端；
（5）變大；3.8；0.3；1.14；
（6）①連線時，開關(guān)沒有斷開；②閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片沒有移到阻值最大位置．

點評 本題考查了電表的正確使用、歐姆定律和功率的計算、以及電路故障原因的分析等，特別是電路故障問題，是學(xué)生實際操作和考試中非常重要內(nèi)容，一般思路是先由電流表示數(shù)情況判斷電路是短路還是斷路，再由電壓表判斷具體原因．