Question

李剛學習了電功率的概念后，要對小燈泡的電功率進行研究：
（1）取兩個阻值不同的燈泡L₁、L₂，要研究它們的電功率跟電壓的關系．他應采用如圖所示的電路圖中的________（填：“甲圖”或“乙圖”）．

（2）現(xiàn)要測定一額定電壓為3.8V，燈絲電阻約為10Ω的小燈泡的額定功率．器材：電源電壓為6V、滑動變阻器標有“10Ω，1A”字樣、電流表、電壓表等．連線時李剛發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V的量程的接線柱壞了，無法使用，他經過一番思考，終于把實驗完成了．請你在圖中用筆畫線代替導線，把李剛的實驗連接完整．

（3）連接完成后，閉合開關，李剛接下來的操作是________，使電壓表的示數(shù)為________．此時電流表如圖所示，則通過燈的電流是________，燈泡的額定功率是________．

（4）在電路連接正確的情況下，若閉合開關一段時間后發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表、電壓表都幾乎沒有示數(shù)，則原因可能是（________）
A．小燈泡被短路　 B．燈絲斷了
C．電流表被短路　 D．滑動變阻器連入電路的電阻太大．

Answer 1

解：（1）甲圖兩燈串聯(lián)，電流相等，電阻不同，電壓不同，能探究功率與電壓關系．乙圖兩燈并聯(lián)，電壓相等，電阻不同，電流不同，能探究功率與電流關系．
（2）燈泡電流約為：I===0.38A，電流表選擇0～0.6A，電流表串聯(lián)在電路中．
滑動變阻器有4個接線柱，選擇一上一下，已經選定了上面接線柱，任意選擇下面的一個接線柱，把滑動變阻器串聯(lián)在電路中．
電壓表0～15V量程損壞，電源電壓為3.8V，電源電壓為6V，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表選擇0～3V，，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，如圖．

（3）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，當電壓表示數(shù)為2.2V時，燈泡兩端電壓為3.8V．
電流表選擇0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.4A，
P=UI=3.8V×0.4A=1.52W．
（4）A、燈泡短路，電路電阻變小，電流變大，電流表有示數(shù)，電壓表測導線電壓示數(shù)為0．與條件矛盾．
B、燈絲斷了，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓，電壓表等于電源電壓．與條件矛盾．
C、電流表被短路，電流表無示數(shù)，燈泡發(fā)光，燈泡中有電流，電壓表測燈泡電壓，電壓表有示數(shù)．與條件矛盾．
D、滑動變阻器連入電路電阻太大，總電阻太大，電路電流太小，電流表幾乎無示數(shù)，電壓表測燈泡電壓，根據U=IR，電流很小，所以電壓很小，電壓表幾乎無示數(shù)．符合條件．
故答案為：（1）甲圖；（2）如上圖；（3）移動滑動變阻器的滑片；2.2V；0.4A；1.52W；（4）D．
分析：（1）功率跟電壓和電流有關，可用控制變量法探究功率跟電壓、電流的關系．
探究功率與電壓的關系，保持電流不變．
探究功率與電流的關系，保持電壓不變．
（2）燈泡額定電壓為3.8V，電阻為10Ω，根據歐姆定律計算電流，確定電流表的量程，電流表串聯(lián)在電路中．
滑動變阻器有4個接線柱，選擇一上一下串聯(lián)在電路中．
燈泡額定電壓為3.8V，電壓表量程選擇0～15V，但是0～15V量程損壞，電源電壓為6V，燈泡額定電壓為3.8V．根據串聯(lián)電路電壓特點，滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，電壓表示數(shù)為2.2V時，燈泡正常工作．
畫出電源，依次串聯(lián)各元件，把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．
（3）閉合開關之前，滑動變阻器連入電路的阻值最大，分擔的電壓大，燈泡分擔的電壓小，燈泡電壓小于燈泡的額定電壓，燈泡不能正常工作，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)為2.2V時，燈泡正常工作．
電流表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)．
知道額定電壓和額定電流，根據P=UI計算額定功率，
（4）燈泡不亮，可能是燈泡短路、燈泡斷路、燈泡電流太小造成的．
如果燈泡短路，總電阻減小，電路電流增大，電流表有示數(shù)，電壓表測導線電壓，無示數(shù)．
如果燈泡斷路，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓．
如果燈泡電流太小，總電阻太大，電路電流太小，電流表幾乎無示數(shù)，電壓表測燈泡兩端電壓，電壓也很小．
點評：本題涉及到用控制變量法探究功率與電壓的關系，實物圖連接，由實物圖畫電路圖，電流表的讀數(shù)，串聯(lián)電路電壓特點，功率計算，電路故障問題，這幾個類型比較典型，幾乎概括了實驗的幾個類型，有很大的難度，一定要掌握．