Question

1．在“测量小灯泡的额定功率”实验中，巳连接的部分电路如图a所示，图b中电源电压6V恒定，小灯泡上只能看“2.5V”字样．

（1）请你用笔画线代替导线，将图a中的实物电路连接充整．
（2）正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数．其故障原因可能是：灯丝断路．
（3）故嶂排除后开始实验，当变滑片滑到图b示位置时，电压表的示数为2.0V，接着应将滑片内右滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示，则灯泡的额定功率为1W．
（4）实验时某小组学生发现电压表的小量程已经损坏，但大量程仍可使用，于是他们借助的实验器材，顺利完成了实验，假如由你来做该实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案，请在图c虚线框内画出实验电路图．
（5）若考虑电表的电阻对测量的影响，则电功率的测量后果与真实值相比偏大（选填“大”或“小”，原因是电压表与灯泡并联，电流表的示数变大．

Answer 1

分析 （1）图中还有电压表没有接入电路，要从电压表的量程、连接方式、正负接线柱上考虑．
（2）灯泡不亮可能是灯泡断路或短路，
灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
（3）读出电压表示数为2.2V，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小．由图b中读出电流表的示数，根据P=UI计算额定功率．
（4）电压表的小量程0～3V已经损坏，但大量程0～15V仍可使用，而灯泡额定电压为2.5V，远小于电压表的大量程；电源电压是6V，灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-2.5V=3.5V，因此可以用电压表测滑动变阻器电压，以便间接测量灯泡电压，据此作出电路图．
（5）根据电压表与电流表所测量的量，分析电压与电流的测量值与真实值间的关系，然后
判断电功率的测量值与真实值间的关系．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，电压表要选择0～3V量程，电压表并联在灯泡两端，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出．滑动变阻器按照“一上一下”的原则串联连入电路如图． 
 
（2）灯泡不亮，可能是灯泡发生短路或电路存在断路造成的，电流表无示数，说明电路存在断路，电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，因此与电压表并联的灯泡断路．
（3）电压表示数为2V小于灯泡额定电压，为测灯泡额定电压，由电路图可知，应向右移动滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压2.5V；由电路图可知，电流表量程为0～0.6A，由图示电流表可知，其分度值为0.02A，示数为0.4A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W．
（4）电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路，由于电源电压是6V，灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-2.5V=3.5V，利用电压表并联在滑动变阻器两端，测量测滑动变阻器电压，以便间接测量灯泡电压，电路图如图所示：

（5）由电路图知，电压表并联在灯泡两端，电压表的测量值U与真实值相等；电流表测的是流过灯泡与流过电压表的电流之和，电流表的测量值I比真实值大，因此由P=UI求出的测量值比真实值大．
故答案为：（1）如上图；（2）灯丝断路；（3）右；1；（4）如上图；（5）大；电压表与灯泡并联，电流表的示数变大．

点评 本题考查了实物图的连接，电压表的读数，故障问题，功率计算，设计实验电路图等问题，分析清楚电路结构、明确各电路元件的连接方式是正确解题的关键．