在測定“小燈泡的電功率”的實驗中，已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為3.8V（正常發光時電阻約為20Ω），...

問題詳情：

在測定“小燈泡的電功率”的實驗中，已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為3.8V（正常發光時電阻約為20Ω），滑動變阻器上標有“50Ω 1A”字樣．如圖1

（1）實驗中，小王同學閉合開關，發現小燈泡不亮，且電壓表有明顯示數，電流表無示數，則故障的原因可能是　　；

（2）故障排除後，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片到某一點，電壓表的示數為2V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向　　端滑動（選填“左”或“右”）；

（3）小紅同學在實驗結束與同學討論時説：“該實驗電路也可以用來研究電流與電壓的關係”．小紅的説法是否正確，為什麼？　　、　　．

（4）若電壓表的0～15V 量程已損壞，只能使用0～3V 量程，其它器材不變，如何測出小電燈的額定功率？在圖2虛線框中畫出測量電路圖；

（5）若實驗中電流表壞了，為了測量小燈泡的額定功率，小明選用一個R0=15Ω的電阻，設計瞭如圖3的電路及實驗方案：

①調節滑片使電壓表的示數為額定電壓；

②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，測出R0兩端的電壓U0，通過計算得到小燈泡的額定功率．

指出他的設計方案中存在的兩個問題：問題一：　　；問題二：　　．

【回答】

【考點】電功率的測量．

【分析】（1）燈泡不亮，燈泡可能是短路或斷路．根據短路或斷路時，電壓表、電流表的示數變化情況來確定*；

（2）根據電壓表示數與燈泡額定電壓的關係確定滑片的移動方向，直到電壓表示數等於燈泡額定電壓為止；

（3）在研究電流與電壓的關係時，要控制電阻的阻值不變，改變電阻兩端的電壓，分析電流和電壓的關係；而燈絲的電阻隨着温度變化，不符合該實驗的要求．

（4）0～15V量程已損壞，而燈泡額定電壓為3.8V，超過電壓表的另一量程0～3V；電源電壓是6V，燈泡正常發光時，與燈泡串聯的滑動變阻器電壓為6V﹣3.8V=2.2V，小於電壓表量程0～3V，因此可以用電壓表測滑動變阻器電壓，以便間接測量燈泡電壓，據此設計電路圖；

（5）根據串聯電路的特點分析燈泡是否能夠正常發光；

電壓表並聯在電路中，電流應由正接線柱流入，負接線柱流出．

【解答】解：（1）燈泡不亮，電流表無示數説明電路斷路，電壓表有示數説明燈泡斷路；

（2）由題意知，電壓表示數是2V＜3.8V，因此滑動變阻器滑片應向右端移動，減小滑動變阻器接入電路阻值，減小分壓，增大燈泡分壓，直到電壓表示數為燈泡額定電壓3.8V為止；

（3）這個實驗不能用來研究電流與電壓的關係，因為燈絲的電阻隨温度的升高而增大，而電流與電壓關係的實驗中，要控制電阻值大小不變．

（4）電壓表大量程損壞，當燈泡正常發光時，變阻器兩端的電壓為：U滑=6V﹣3.8V=2.2V，所以可將電壓表與滑動變阻器並聯，接線選用小量程，當電壓表示數為2.2V時，可使燈泡正常工作；電路圖設計如下：

（5）由題意知，電源電壓約為3V，燈泡正常發光時電阻約為8Ω，當變阻器電阻為零時，設燈泡兩端的電壓為U，根據串聯電路的特點：

=

即=

解得：U≈1.8V，所以無論怎樣調節變阻器，都不能使燈泡正常發光；

保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R0兩端的電壓．

故*為：（1）燈泡斷路；（2）右；（3）不正確；燈絲電阻隨温度的變化而變化；（4）見上圖；（5）R0 的阻值太大，電壓表的示數無法調至3.8V；只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R0兩端的電壓．

知識點：測量小燈泡的電功率

題型：實驗,探究題