Question

19．小华在“测量小灯泡的额定功率”实验中，所用小灯泡上标有“3.8V”字样，电源电压恒为6V．电压表量程为0-3V或0-15V．电流表0-0.6A或0-3A．
（1）根据图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，完成图乙所示实物图的连接；

（2）闭合开关后，发现灯不亮，电流表有示数，而电压表没有示数，电路的故障可能是电压表断路（或电压表短路或灯泡短路）；．
小华排除故障后，开始实验，在调节变阻器滑片的过程中，眼睛应注视电压表的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，该电流值为0.3A，则灯泡的额定功率为1.14W；完成额定功率后，小华还想在此电路中测量小灯泡电压在3V时的实际功率，滑片P应向B移动．
（3）小华刚准备拆除电路结束实验时，同组的小红提出，在调节变阻器滑片使灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确达到3.8V，由此可能造成一定的测童误差，她认为小华可以在前面（2）操作的基础上，对电路稍作改动，就能提高测量数据的精确度．请你帮小红补全测量步骤（补全步骤时必须准确阐述接法和操作要点）：
①断开开关，将电压表并联在滑动变阻器的两端（此时选择小量程）；
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.2V，并读出此时电流表的示数；
③计算出灯泡的额定功率．
（4）如图甲的设计测量的额定功率偏大（A、偏大    B、偏小   C、不变）

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表量程；变阻器按一上一下的原则接入电路中；
（2）变阻器与灯串联，电压表测灯的电压，为保护电路，闭合开关前，变阻器连入电路中电阻最大．闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路；而灯不亮，可能是由于电路中电流太小（变阻器连入电路中电阻最大）所致，也可能是灯短路或电压表短路（电压表无示数），电压表无示数也可是电压表断路；
电流随电压的变化而变化，所以眼晴要注视电压表示数；
根据电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率；
根据串联电路电压的规律及分压原理确定滑片移动的方向；
（3）由于电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表必须选择大量程，这样造成电压测量不精确，为了使测量误差更小，根据串联电路电压的规律，可将电压表并联在滑动变阻器的两端，改接小量程，据此分析．
（4）电压表与灯并联，有微弱的电流通过电压表，比较电流表数与通过灯的实际电流的大小，确定测量功率与实际功率的大小．

解答 解：（1）灯的额定电压为3.8V，所以电压表选用大量程，变阻器按一上一下的原则接入电路中，如下图所示：

（2）经分析，闭合开关后，发现灯不亮，电流表有示数，而电压表没有示数，电路的故障可能是电压表断路（或电压表短路或灯泡短路）；
电流随电压的变化而变化，所以眼晴要注视电压表示数；
图丙中，电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.3A，灯的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
完成额定功率后，小华还想在此电路中测量小灯泡电压在3V时的实际功率，即应减小灯的电压，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器的电压，由分压原理应增大变阻器连入电路中的电阻大小，向B移动滑片；
（3）由于小灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表必须选择大量程，这样造成电压测量不精确，为了使测量误差更小，可将电压表并联在滑动变阻器的两端，改接小量程．
因为电源电压为6V，由串联电路电压的规律，则变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V时，此时小灯泡恰好正常好光，测量出此时的电流，根据P_L=U_LI_L即可求出额定功率．
因此，补充的步骤为：
①断开开关，将电压表并联在滑动变阻器的两端（此时选择小量程）；
②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.2V，并读出此时电流表的示数．
（4）图甲中，灯的电压测量准确，根据并联电路电流的规律，但通过灯的电流小于电流表的示数，所以根据P=UI测量出的结果偏大．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）电压表断路（或电压表短路或灯泡短路）；电压表；0.3；1.14；B；
（3）将电压表并联在滑动变阻器的两端（此时选择小量程）；2.2；
（4）偏大．

点评 本题“测量小灯泡的额定功率，考查电路的连接、反常现象的分析、实验操作过程、设计实验方案的能力及误差分析等，综合性强，难度较大．