Question

同学们在学习了伏安法测定小灯泡额定功率后，分组进行实验测量小灯泡的功率（所用灯泡的额定电压U₀=3.8V）（1）小姚小组采用电路图1的方案．
①请按照电路图1连接图2的实物图．

②闭合开关后，灯都不亮，电流表和电压表都有读数，出现这种情况的原因可能是________：调节滑动变阻器，直到电压表的示数为3.8V，观察到电流表示数如图3所示，则小灯泡的额定功率为________ W．

（2）小明小组设计了另一种实验方案（其中电源电压未知，电阻R的阻值已知）．

①电路如图4所示；
②移动滑片P滑到任一位置，开关S拔到位置1，读出电流表示数I₁；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I₂．先算出灯泡的电阻R_L=________ （请你用所测的物理量表示），再根据：计算灯泡的额定功率．他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是________；仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤②改为________．

Answer 1

解：（1）①灯泡的额定电压为3.8V＞3V，所以电压表的量程为0～15V且与灯泡并联，注意电流从正接线柱流入负接线柱流出，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，连接如下图所示：

②电流表说明电路通路，电压表有读数说明灯泡不可能短路，灯泡不亮说明出现这种情况的原因可能是灯泡的实际功率太小；
电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，故通过灯泡的电流为0.3A，
灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.44W．
（2）∵R与L并联，
∴并联部分两端的电压U=I₁R，
通过灯泡的电流为I_L=I₂-I₁，
∴灯泡的电阻R_L==；
∵灯泡的电阻与温度有关，
∴灯泡的额定功率不能用P=求出；
当调节滑动变阻器使电流表的示数和R的乘积为3.8V时，测出此时电路中的电流并求出通过灯泡的电流，即可利用P=UI求出灯泡的额定功率．
故答案为：（1）①如上图所示；②灯泡的实际功率太小；1.14；（2）；灯泡的电阻与温度有关；使电流表的示数和R的乘积为3.8V．
分析：（1）①根据灯泡的额定电压确定电压表的量程并与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．
②电流表指针几乎不动，可能电路正常但是电流太小或电路断路无电流；如果电路正常，电流太小，电压表示数应该很小；如果灯泡断路，电流表无示数，电压表有明显的示数；灯泡以外的地方断路，整个电路都处于断开状态，灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数；根据电流表的量程和分度值确定其示数，利用P=UI求出灯泡的额定功率．
（2）由电路图可知，R与L并联，当开关S拔到位置1时电流表测通过R的电流，当开关S拔到位置2时电流表测电路的总电流，根据欧姆定律求出并联部分的电压，根据并联电路的电流特点求出通过L的电流，进一步根据欧姆定律求出灯泡的电阻；因不同电压下灯泡的电阻不同，所以灯泡的额定功率不能用P=求出；调节滑动变阻器使电流表的示数和R的乘积为3.8V时可以测出灯泡的额定功率．
点评：本题考查了电压表量的选择和连接、滑动变阻器的连接、电流表的读数、并联电路的特点以及欧姆定律和电功率公式的应用，侧重考查了学生运用所学知识解决问题的能力和分析问题的能力．