Question

小红要测量额定电压为3.8V小灯泡的功率（额定功率约1.2W）．器材如下：电源一个（6V），电流表一个（量程0～0.6A和0～3A），电压表一个（量程0～3V和0～15V），开关一个，滑动变阻器一个，导线若干．
（1）请用笔画线代替导线，完成图中甲的实物电路的连接．

（2）小红正确连好电路后，闭合开关，灯泡不亮，但电压表、电流表都有示数，可能原因是________．
（3）解决了问题（2）以后小红进行调节，在移动滑片的同时，要观察________；若在某
位置电压表的示数为4V时，电流表的指针位置如图乙所示，此时电流表的示数为________A，小灯泡的实际功率为________W．
（4）在实验过程中，若发现电压表“0～15V”的量程已损坏，你能否重新设计出直接测定灯泡额定功率的合理电路图，如果能，请画出电路图，如果不能，请说明理由．
（5）小红将滑片从左到右移动过程中发现，电压增大的要比电流增大快，这是因为________．

Answer 1

解：
（1）已知小灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表应选择0～15V量程并与小灯泡并联．
（2）闭合开关，电流表、电压表有示数，说明电路是通路，灯泡不亮，原因是通过灯泡的电流太小．由于灯泡与滑动变阻器串联，电路电流太小，是因为滑动变阻器接入电路的电阻太大．
（3）电压表与小灯泡并联，调节滑动变阻器滑片，灯泡两端电压发生变化，所以需要观察电压表示数变化；灯泡额定电压为3.8V，额定功率约1.2W，所以正常工作电流约I==≈0.32A．因此电流表选择0～0.6A量程，读数为0.34A；
小灯泡的实际功率为P=UI=4V×0.34A=1.36W．
（4）小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V，所以将电压表与滑动变阻器并联，选择0～3V量程．实验过程中，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.2V，小灯泡正常发光．
（5）小灯泡灯丝的材料、长度、横截面积都是确定的，灯丝两端电压升高，电流增大，发光亮度增大，同时灯丝阻值相应增大．所以电压增大的比电流快．
故答案为：
（1）实物连接如图1
（2）滑动变阻器接入的阻值过大
（3）电压表的示数；0.34； 1.36
（4）能；电路连接如图2
（5）灯丝的电阻会随温度的升高而变大
分析：（1）连接实物图时，应注意电流表、电压表量程及电流方向，滑动变阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）电路连接完毕，闭合开关，灯泡不亮，原因有二：无电流通过或电流太小；
（3）实验目的是测量灯泡的额定功率，必须使灯泡两端电压为额定电压；读取电流表示数，首先明确电流表选择的量程和对应的分度值；已知灯泡两端电压和通过的电流，用公式P=UI可以计算灯泡的实际功率；
（4）串联电阻具有分压作用，已知电源电压6V和灯泡额定电压3.8V，可以知道滑动变阻器两端电压低于3V；
（5）定值电阻通过的电流与两端电压成正比，灯丝电阻受温度影响较大．
点评：正常电路电压表与灯泡并联，测量灯泡两端电压．此题（4）小题与之相反，电压表与滑动变阻器并联，测量滑动变阻器两端电压，既能满足量程要求，又能完成实验任务，采用的研究方法是转换法，值得借鉴．