Question

5．在測定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）小聰連接的部分電路如圖所示，小明經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，其中有一處接線錯(cuò)誤，請?jiān)阱e(cuò)誤的接線上用“×”標(biāo)出，閉合開關(guān)后，這根錯(cuò)誤接線對電路產(chǎn)生的后果是燒壞電流表與電源．去掉這根錯(cuò)誤的接線后，請?jiān)趫D中再補(bǔ)上一根接線，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘�確測量出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率；
（2）正確連接電路后，為了測量小燈泡的額定功率，小聰接下來的操作是觀察電壓表示數(shù)，移動(dòng)滑片，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止，記下電流表的示數(shù)I，最后根據(jù)P=UI計(jì)算小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率；
（3）老師告訴大家，實(shí)驗(yàn)桌上均準(zhǔn)備了“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的小燈泡各一個(gè)，但小紅的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的兩個(gè)燈泡外形完全相同且文字標(biāo)識(shí)已模糊不清，為鑒別它們，小聰將兩個(gè)燈光同時(shí)接入電路，根據(jù)燈泡的亮度就可以辨別了，請你在虛線框內(nèi)畫出小聰?shù)膶?shí)驗(yàn)電路，并說明小聰判斷的方法和過程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器的使用原則仔細(xì)檢查電路，找出不符合原則的地方即可．根據(jù)伏安法測小燈泡功率的原理可知：測出它兩端的電壓和通過它的電流，則電流用電流表來測量，電流表和電阻串聯(lián)在一起；電壓表來測電阻兩端電壓，和待測電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器與小燈泡串聯(lián)．
（2）移到滑片，注意觀察電壓表示數(shù)，當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光，并記下電流表示數(shù)．
（3）根據(jù)燈泡亮度辨別燈泡：兩燈串聯(lián)或兩燈并聯(lián)．

解答 解：從電源的正極開始，沿著電流的流向，按照電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器的使用原則逐個(gè)分析，可發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器不是一上一下的接入電路，同時(shí)把上面的兩個(gè)接線柱連入了電路，這樣會(huì)使電流不經(jīng)過任何的用電器，直接回到電源的負(fù)極，造成電源短路，從而燒壞電流表與電源；
正確的電路連接是去掉這根錯(cuò)誤的接線，再將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，因燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表量程選擇0-3V，如下圖所示：


（2）正確連接電路后，為了測量小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)操作是：觀察電壓表示數(shù)，移動(dòng)滑片，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止，記下電流表的示數(shù)I，再根據(jù)P=UI計(jì)算出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率．
（3）兩燈泡的額定電流相等，根據(jù)歐姆定律，3.8V燈的電阻大，將兩燈泡串聯(lián)，如下圖所示，通過燈泡的電流相等，根據(jù)P=I²R，電阻較大的實(shí)際功率大，燈更亮，所以亮的為3.8V燈泡亮度大；

或?qū)�兩燈并�?lián)，如下圖所示，因并聯(lián)電路電壓相等，因P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，所以電阻大的燈實(shí)際功率較小，亮度小，即兩燈中暗一些的為3.8V的燈泡．

故答案為：
（1）燒壞電流表與電源；電路圖如上圖一所示；
（2）觀察電壓表示數(shù)，移動(dòng)滑片，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止，記下電流表示數(shù)I；
（3）將兩燈泡串聯(lián)，如上圖二所示，燈亮的為3.8V燈泡；根據(jù)歐姆定律，3.8V燈的電阻大，將兩燈泡串聯(lián)，通過燈泡的電流相等，根據(jù)P=I²R，3.8V的燈電阻較大，實(shí)際功率大，燈更亮；
（或?qū)�兩燈并�?lián)，因并聯(lián)電路電壓相等，因P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，所以電阻大的燈實(shí)際功率較小，亮度小，即兩燈中暗一些的為3.8V的燈泡．）

點(diǎn)評(píng) 本題測小燈泡的電功率，考查電路的連接、操作過程、決定燈亮度的因素及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，有一定難度．