Question

9．如图1所示，是测量小灯泡电功率的实物图，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压是3.8V，其灯丝电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“10Ω、1A”字样，电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V）．

（1）请用笔画线代替导线．把图中的电路元件连接起来．（要求：滑片P向左端移动时灯亮！且连线不得交叉）
（2）小刚合理地连接好电路，操作顺序正确，但闭合开关后灯不亮．他的猜想是：
A．可能是灯丝断了　B．可能是变阻器开路C．可能是小灯泡短路
请根据电表示数判断故障原因，并将电表对应的示数填入表：

猜想	电流表示数/A	电压表示数/V
如果A成立
如果C成立	0.6	0

（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，应先调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压达到正常，再读出电流表的示数（如图2所示）为0.5A，则小灯泡的额定功率为1.9W．
（4）若不用电流表，你将如何测量其功率，在图右边空白处画电路图表示你所采取的办法，需要测量的物理量有：灯泡正常工作时，R与L的总电压，计算其额定功率的表达式为3.8V×$\frac{U-3.8V}{R}$．

Answer 1

分析 （1）本实验中，滑动变阻器、灯泡、电流表串联，电压表与灯泡并联，根据灯泡规格确定电表量程，由此连接实物；
（2）电路故障由两类：短路和断路；电路短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，电压大；
（3）要测灯泡的额定功率，应调节灯泡在额定电压下工作，由图2读出此时电流表示数，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（4）没有电流表，利用电压表和定值电阻，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出功率．

解答 解：
（1）测量小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器、灯泡、电流表串联，电压表与灯泡并联，灯泡额定电压是3.8V，所以电压表应选用0-15V量程，
灯泡正常发光电流约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以电流表应使用0-0.6A量程，
滑片P向左端移动时灯亮，说明此时电路中电流增大，变阻器连入阻值减小，故应将滑动变阻器的左下接线柱接入电路中．如图所示：
；
（2）如果A成立，即灯丝断了，电压表被串联入电路中，则电路中电流几乎为0，电压表测电源电压，即为6V；
电路中有较大电流0.6A，说明电路中通路，但灯泡两端电压为0，说明灯丝短路了；
（3）要测灯泡的额定功率，需移动滑动变阻器滑片，使灯泡在3.8V下工作；电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，此时通过灯泡电流为0.5A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.5A=1.9W；
（4）利用电压表和已知阻值的定值电阻R，设计成串联电路，得到电流，电路图如图所示：

步骤为：a、将S接2，移动滑片使灯泡电压达到额定电压3.8V；
b、将S接2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为U；
c、额定功率：P=UI=3.8V×$\frac{U-3.8V}{R}$．
故答案为：（1）见上图；（2）见下表；

猜想	电流表示数I/A	电压表示数U/V
如果A成立	0	6
如果 C成立	0.6	0

（3）滑动变阻器；0.5A；1.9W；
（4）见上图；灯泡正常工作时，R与L的总电压；3.8V×$\frac{U-3.8V}{R}$．

点评 本题考查了滑动变阻器的使用、实物图的连接、故障问题分析、测灯泡额定功率的方法等．这些知识点是测功率中最常见的内容，需要掌握．
①没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出；
②没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出．