Question

某校课外兴趣小组的小勇同学按照如图所示的实物连接，做“测定小灯泡的电功率”实验（小灯泡标有“3.8V”字样，电源电压恒为6V）．
（1）小勇同学在检查电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数且为6V，电流表示数为0，则产生这个故障的原因可能是

灯L断路

；
（2）排除了上述故障后，小明依次测出三组数据，则小灯泡的额定功率为

1.254

W．

（3）请你仔细分析实验数据和现象，将发现的信息写出来（至少一点）：

灯泡两端的电压越大，灯泡就越亮等

（4）请你再仔细观察小明设计的表格，是否有不妥之处，如有请指出，并说明理由．

有不妥之处，即“灯泡电阻的平均值”一栏．因为小灯泡的电阻随两端电压的变化而变化，取平均值没有意义

；
（5）小明同学在做实验时发现电压表的0-15V的量程坏了，但0-3V的量程是好的．请帮他设计一个电路来测量小灯泡的额定电功率．画出设计电路图，写出主要设计方案．
设计方案：

断开开关，将电压表并联在滑动变阻器的两端，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为2.2V时，读出电流表的示数为I

．
计算小灯泡的额定电功率的表达式：P=

3.8I

．

Answer 1

分析：（1）由两表的示数结合电路分析可以判断故障原因；
（2）由表中数据可以读出电压为3.8V时的电流，由P=UI可求得额定功率；
（3）由表格中三个数据的变化可得出规律；
（4）因电阻随温度升高而增大，故电阻是变化的，所以求平均值无意义；
（5）由题意知灯泡的额定电压超过电压表的量程，故无法直接测，由串联电路的特点可以考虑如何利用电压表．

解答：解：（1）电压表示数等于电源电压，而电路中没有电流说明一定是电压表与电源相连之外的部分，即灯泡发生了断路，使电压表直接接到了电源两端．
（2）由表格知，当电压为3.8V时，电流为：0.33A，由P=UI得P=3.8V×0.33A=1.254W；
（3）由表格中数据可以看出，电压增大时，灯泡的亮度增大；或温度升高后，电阻变大；
（4）因灯泡电阻并不是恒定不变的，随温度的升高，电阻变大，故测平均值没有意义．
（5）灯泡的额定电压为3.8V，故无法直接测量灯泡两端的电压；而电源电压为6V，即当灯泡为额定电压时，滑动变阻器应分得2.2V，恰在电压表的测量范围内，故我们可以根据串联电路的特点，用电压表测出滑动变阻器的电压为2.2V时，则灯泡两端的电压为3.8V，则可解．电路如图：

电流为I，则P=3.8I．
故答案为：（1）灯L断路；（2）1.254V；
（3）灯泡两端电压越大，灯泡越亮；
（4）有不妥之处，即“灯泡电阻的平均值”一栏．因为小灯泡的电阻随两端电压的变化而变化，取平均值没有意义；
（5）断开开关，将电压表并联在滑动变阻器的两端，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为2.2V时，读出电流表的示数为I，3.8I．

点评：本题考查灯泡功率实验，在题目中涉及到的内容较多，在做题时应认真仔细，联系实验原理进行创新．