Question

在測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中 （所用燈泡的額定電壓U₀=3.8V）．
（1）小明實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲的方案，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片P，燈都不亮，電流表示數(shù)始終為0，電壓表示數(shù)約為6V，則電路中出現(xiàn)的故障可能是

燈泡斷路

；排除故障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到電壓表的示數(shù)為3.8V，觀察到電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為

1.14

W．
（2）小紅實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計了另一種實(shí)驗(yàn)方案（其中電源電壓未知，電阻R的阻值已知）．①電路如圖丙所示，小紅按電路圖連接好電路；②開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P至任一位置，讀出電流表示數(shù)I₁；③開關(guān)S拔到位置2，滑片位置

不動

（選填“向右移”、“向左移”或“不動”），讀出電流表示數(shù)I₂．先算出燈泡的電阻：R_L=

I1R

I2- I1

（請你用所測的物理量表示），再根據(jù)P₀=U₀²/R_L，計算燈泡的額定功率．他們按此方案測量，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)值相差較大，原因是

燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時的阻值不相等，所以根據(jù)P₀=

U 2 0

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大

．仔細(xì)分析后，他們認(rèn)為要準(zhǔn)確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟2改為：

開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P直到電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

=

3.8V

R

為止，讀出電流表示數(shù)I₁

．

Answer 1

分析：（1）燈泡不亮，可能是燈泡斷路或燈泡短路或燈泡之外的電路斷路；電流表示數(shù)為零，說明電路存在斷路；
電壓表示數(shù)接近于電源電壓，說明電壓表與燈泡兩端相連，燈泡之外電路不存在斷路；
綜合分析可知電路故障為燈泡斷路；確定電流表的量程、最小分度值，然后讀出電流表示數(shù)，
由P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）a、小紅小組想使用等效替代法，根據(jù)等效替代法分析答題；b、開關(guān)撥到2時，應(yīng)保持滑片位置不動；
c、由歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出流過燈泡的電流，最后由歐姆定律求出燈泡的電阻；
d、燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時的阻值不相等，所以根據(jù)P₀=

U 2 0

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大；
e、為準(zhǔn)確測出燈泡功率，只需在步驟②中進(jìn)行如下操作即可：開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P直到燈泡正常發(fā)光為止，讀出電流表示數(shù)I₁．

解答：解：（1）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片P，燈都不亮，電流表示數(shù)始終為0，電壓表示數(shù)約為6V，則電路中出現(xiàn)的故障可能是：燈泡斷路；由圖知：電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.3A，
燈泡額定功率P=U₀I=3.8V×0.3A=1.14W；
故答案為：燈泡斷路；1.14．
（2）③a、開關(guān)S拔到位置2，滑片位置不動，讀出電流表示數(shù)I₂．
b、開關(guān)在位置1時，燈泡與電阻并聯(lián)，燈泡兩端的電壓U_L=U_R=I₁R，
開關(guān)打到2位置時，由并聯(lián)電路特點(diǎn)知：流過燈泡的電流I_燈=I₂-I₁，
則燈泡電阻R_L=

UL

IL

=

I1R

I2-I1

；
c、因?yàn)闊襞蓦娮桦S溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時的阻值不相等，
所以根據(jù)P₀=

U 2 0

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大；
d、要準(zhǔn)確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟2改為：
開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P直到電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

=

3.8V

R

為止，讀出電流表示數(shù)I₁．
故答案為：不動；

I1R

I2-I1

；燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值R_L與燈泡正常發(fā)光時的阻值不相等，所以根據(jù)P₀=

U 2 0

RL

求出的功率與額定功率的真實(shí)值相差較大；開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P直到電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

=

3.8V

R

為止，讀出電流表示數(shù)I₁．

點(diǎn)評：本題考查了電路故障分析、歐姆定律的應(yīng)用、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計，本題第（2）小題應(yīng)用了等效替代法，第（2）小題有一定的難度，解題是時要注意認(rèn)真分析．