Question

小强同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器：R（50Ω  0.5A）．同学们设计的电路如图所示：
（1）电压表应选用______挡．
（2）右图是她实验的电路，但连接不完整，请你帮她完成电路的连接，要求：滑动变阻器的滑片P向右移动时，小灯泡变亮．
（3）小强连好电路闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是______（写出一种即可）
（4）如果电压表只有0～3V量程能用，怎样利用现有的实验器材顺利完成实验？
①请在右边空白位子画出正确的实验电路图；
②调节滑动变阻器的滑片P，使灯泡正常发光，则此时电压表的示数为______V；
③当灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为0.88W，则灯泡的额定功率是______W．

Answer 1

解：（1）灯泡额定电压是3.8V，因此电压表应选0～15V量程；
（2）电压表选0～15V量程，滑动变阻器接右下接线柱，滑动变阻器、灯泡串联接入电路，
电压表与灯泡并联，电路图如图甲所示；
（3）如果灯泡断路，则灯泡不亮，电路中电流为零，电流表无示数，
与灯泡并联的电压表与电源两极相连，测电源电压，电压表有示数，因此电路故障是灯泡断路；
（4）①电压表只有0～3V量程能用，电压表可与滑动变阻器并联，电路图如图乙所示；
②灯泡额定电压是3.8V，灯泡正常发光时，滑动变阻器电压是6V-3.8V=2.2V；
③灯泡正常发光时U_滑=2.2V，功率P_滑=0.88W，∵P=UI，∴电路电流I=I_滑===0.4A，
灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
故答案为：（1）0～15V；（2）实物电路图如图甲所示；（3）灯泡断路；
（4）电路图如图乙所示；2.2；1.52．

分析：（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程；
（2）根据灯泡额定电压确定电压表量程，滑动变阻器、灯泡串联接入电路，电压表与灯泡并联，滑动变阻器的滑片P向右移动时，小灯泡变亮，滑动变阻器应接右下接线柱；
（3）电路故障可能是：断路或短路，根据故障现象分析故障原因．
（4）电源电压是6V，灯泡额定电压是3.8V，灯泡正常发光时，滑动变阻器电压是6V-3.8V=2.2V＜3V，电压表只有0～3V量程能用，所以可以把电压表与滑动变阻器串联，进行实验，根据伏安法测灯泡功率的原理作出实验电路图；根据滑动变阻器的功率求出电路电流，然后由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．
点评：本题考查了电压表量程的选择、连接电路图、电路故障分析、实验电路设计、求灯泡额定功率等问题，是实验的常考问题；要根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，设计实验电路对学生来说有一定的难度，知道实验原理、所给器材是正确设计实验电路图的前提与关键．