Question

12．有一組同學用伏安法測量小燈泡電功率，實驗桌上有電池組、電流表（0-0.6A，0-3A）、電壓表（0-3V，0-15V）、滑動變阻器、開關、2.5V的小燈泡各一個，導線若干．

（1）畫出實驗電路圖1并把實物圖補充完整．
（2）實驗中電壓表選0-3V量程，電流表選0-0.6A量程．
（3）滑動變阻器在實驗中的作用：①保護電路②改變燈泡兩端的電壓．
（4）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖2所示，則小燈泡的額定功率為0.75W．通過多次實驗可得出結(jié)論：小燈泡實際功率越大，小燈泡越亮．
（5）本實驗和測量小燈泡電阻的實驗有哪些異同測量的物理量相同，即都需測量燈泡兩端電壓和燈絲中電流；實驗的原理不同：伏安法測電阻原理：R=$\frac{U}{I}$，測電功率原理：P=UI（各寫出一條即可）．
（6）實驗中常會有下列問題，請你說明原因：
①閉合開關，電流表指針反向偏轉(zhuǎn)電流表正負接線柱接反了．
②電壓表指針偏過最大刻度線滑動變阻器阻值太小．
③燈很暗，不論怎樣移動滑動變阻器滑片，燈泡的亮度都不變滑動變阻器沒接成“一上一下”的接線柱．

Answer 1

分析 （1）按照開關、電流表、被測燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)來設計；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓可判斷電壓表的量程，由于滑動變阻器的串聯(lián)，電流表的量程可適當選擇小量程．
（3）滑動變阻器串聯(lián)在電路中，當處于最大阻值時，可以使電路中的電流處于最小值，從而起到對所有元件的保護作用，并且移動滑片可以通過改變電路中的電阻，而改變通過燈泡的電流，從而改變燈泡兩端的電壓．
（4）電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少，從而知道燈泡的額定電壓和電流值，利用P=UI可求燈泡的額電功率．
（5）從實驗原理、所測物理量以及實驗過程中注意的問題分析；
（6）本電路中故障判斷、電表異常情況的分析，應從電表的是否正確使用方法，和滑動變阻器的正確接法上分析．

解答 解：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，小燈泡額定電壓為2.5V，選擇0～3V量程，電流表和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電流表選擇0～0.6A量程；設計電路圖如圖：

（2）因為燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程為0-3V，由于滑動變阻器的串聯(lián)在電路中，電流表的量程可選擇小量程為0-0.6A．
（3）閉合開關前，滑動變阻器處于最大阻值，則閉合開關后，可以使電路中的電流處于最小值，從而對所有用電元件起到保護作用，并且移動滑片可以通過改變電路中的電阻，而改變通過燈泡的電流，從而改變燈泡兩端的電壓，可以進行多次測量．
（4）電流表選擇0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.3A，燈泡的實際電壓為2.5V，則P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．燈泡的亮度關鍵是看燈泡所在電路的實際電壓的大小，實際電壓大實際功率就大，燈泡就亮，實際電壓小，實際功率就小，燈泡就暗；
（5）測燈泡功率和測燈泡燈絲電阻實驗所需測量的物理量相同，即都需測量燈泡兩端電壓和燈絲中電流；實驗的原理不同：伏安法測電阻原理：R=$\frac{U}{I}$，測電功率原理：P=UI；
（6）①電流表指針反向偏轉(zhuǎn)，表明電流表流入的電流方向不對，即電流表正負接線柱接反了．
②電壓表指針偏過最大刻度值，表明超出電壓表的量程，所以可能是電壓表量程選的太小或滑動變阻器阻值太小或電源電壓太大
③不論怎樣移動滑動變阻器滑片，燈泡的亮度不變．說明滑動變阻器滑片的移動沒有起到改變電路中電阻的作用，是一種無效的接法，即滑動變阻器沒接成“一上一下”（或滑動變阻器與燈泡并聯(lián)）．
故答案為：（1）見上圖；（2）0-3V；0-0.6A；（3）保護電路；改變燈泡兩端的電壓；（4）0.75；亮；（5）測量的物理量相同，即都需測量燈泡兩端電壓和燈絲中電流；實驗的原理不同：伏安法測電阻原理：R=$\frac{U}{I}$，測電功率原理：P=UI；（6）①電流表正負接線柱接反了；②滑動變阻器阻值太小；③滑動變阻器沒接成“一上一下”的接線柱．

點評 本題考查了電壓表、電流表和滑動變阻器的使用，實驗數(shù)據(jù)的分析，電流表讀數(shù)和電阻的計算等，這些都是電學實驗中最基本的知識和技能，一定要掌握．