Question

李刚学习了电功率的概念后，要对小灯泡的电功率进行研究：
（1）取两个阻值不同的灯泡L₁、L₂，要研究它们的电功率跟电压的关系．他应采用如图所示的电路图中的

 

（填：“甲图”或“乙图”）．

（2）现要测定一额定电压为3.8V，灯丝电阻约为10Ω的小灯泡的额定功率．器材：电源电压为6V、滑动变阻器标有“10Ω，1A”字样、电流表、电压表等．连线时李刚发现电压表0～15V的量程的接线柱坏了，无法使用，他经过一番思考，终于把实验完成了．请你在图中用笔画线代替导线，把李刚的实验连接完整．

（3）连接完成后，闭合开关，李刚接下来的操作是

 

，使电压表的示数为

 

．此时电流表如图所示，则通过灯的电流是

 

，灯泡的额定功率是

 

．

（4）在电路连接正确的情况下，若闭合开关一段时间后发现灯泡不亮，电流表、电压表都几乎没有示数，则原因可能是（

 

）
A．小灯泡被短路   B．灯丝断了
C．电流表被短路   D．滑动变阻器连入电路的电阻太大．

Answer 1

分析：（1）功率跟电压和电流有关，可用控制变量法探究功率跟电压、电流的关系．
探究功率与电压的关系，保持电流不变．
探究功率与电流的关系，保持电压不变．
（2）灯泡额定电压为3.8V，电阻为10Ω，根据欧姆定律计算电流，确定电流表的量程，电流表串联在电路中．
滑动变阻器有4个接线柱，选择一上一下串联在电路中．
灯泡额定电压为3.8V，电压表量程选择0～15V，但是0～15V量程损坏，电源电压为6V，灯泡额定电压为3.8V．根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，把电压表并联在滑动变阻器两端，电压表示数为2.2V时，灯泡正常工作．
画出电源，依次串联各元件，把电压表并联在滑动变阻器两端．
（3）闭合开关之前，滑动变阻器连入电路的阻值最大，分担的电压大，灯泡分担的电压小，灯泡电压小于灯泡的额定电压，灯泡不能正常工作，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数为2.2V时，灯泡正常工作．
电流表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率，
（4）灯泡不亮，可能是灯泡短路、灯泡断路、灯泡电流太小造成的．
如果灯泡短路，总电阻减小，电路电流增大，电流表有示数，电压表测导线电压，无示数．
如果灯泡断路，电路断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测电源电压．
如果灯泡电流太小，总电阻太大，电路电流太小，电流表几乎无示数，电压表测灯泡两端电压，电压也很小．

解答：解：（1）甲图两灯串联，电流相等，电阻不同，电压不同，能探究功率与电压关系．乙图两灯并联，电压相等，电阻不同，电流不同，能探究功率与电流关系．
（2）灯泡电流约为：I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，电流表选择0～0.6A，电流表串联在电路中．
滑动变阻器有4个接线柱，选择一上一下，已经选定了上面接线柱，任意选择下面的一个接线柱，把滑动变阻器串联在电路中．
电压表0～15V量程损坏，电源电压为3.8V，电源电压为6V，灯泡与滑动变阻器串联，滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，电压表选择0～3V，电压表测滑动变阻器两端电压，电压表并联在滑动变阻器两端，如图．

（3）电压表并联在滑动变阻器两端，当电压表示数为2.2V时，灯泡两端电压为3.8V．
电流表选择0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.4A，
P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
（4）A、灯泡短路，电路电阻变小，电流变大，电流表有示数，电压表测导线电压示数为0．与条件矛盾．
B、灯丝断了，电路断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测电源电压，电压表等于电源电压．与条件矛盾．
C、电流表被短路，电流表无示数，灯泡发光，灯泡中有电流，电压表测灯泡电压，电压表有示数．与条件矛盾．
D、滑动变阻器连入电路电阻太大，总电阻太大，电路电流太小，电流表几乎无示数，电压表测灯泡电压，根据U=IR，电流很小，所以电压很小，电压表几乎无示数．符合条件．
故答案为：（1）甲图；（2）如上图；（3）移动滑动变阻器的滑片；2.2V；0.4A；1.52W；（4）D．

点评：本题涉及到用控制变量法探究功率与电压的关系，实物图连接，由实物图画电路图，电流表的读数，串联电路电压特点，功率计算，电路故障问题，这几个类型比较典型，几乎概括了实验的几个类型，有很大的难度，一定要掌握．