Question

兩個實驗小組的同學分別測定小燈泡的額定功率（U_額=3.8V），第1小組同學可用的器材有：電壓表、電流表、開關各一只、6V電源、額定電壓為3.8V的小燈泡、標有“1000Ω　1A”和標有“20Ω　1A”的兩個滑動變阻器，第1小組設計了如圖1所示電路．
（1）如果小燈泡的額定功率約為2W，電流表的量程選擇________為宜．
（2）按照圖中的電路圖連接好電路，檢查電路連接無誤后，閉合開關，在很大一段范圍內調節滑動變阻器，發現小燈泡不發光、電流表和電壓表幾乎沒有示數，出現這種現象的原因是________．第2小組設計的實驗電路圖如圖2所示，所用器材如圖3所示（其中電源電壓未知，電阻R的阻值已知），并進行了以下操作：
步驟1：開關S撥到位置2，移動滑片P至任一位置，讀出電壓表示數U₁；
步驟2：開關S撥到位置1，滑片P位置不動，讀出電壓表示數U₂．
（3）請你按電路圖甲在實物圖乙中用筆畫線代替導線連好電路．
（4）同學們寫出了燈泡電阻表達式，又根據，計算出了燈泡的額定功率，發現實驗結果與真實值相差較大，原因是________．仔細分析后，他們認為要準確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟1改為________．

Answer 1

解：（1）根據P=UI可得：
燈泡的額的電流大約為I_額==≈0.53A，所以電流表的量程選0～0.6A；
（2）電路連接無誤，閉合開關，在很大一段范圍內調節滑動變阻器，發現小燈泡不發光、電流表和電壓表幾乎沒有示數，出現這種現象的原因是：選擇了“1000Ω 1A”的變阻器；
（3）電壓表的負接線柱與開關的中間接線柱連接，1與R的左側接線柱連接，2與燈泡的左接線柱連接，如下圖所示：

（4）由于電流的熱效應，當燈泡發光時，燈絲的電阻會隨溫度升高而變大；
當燈泡兩端電壓不等于其額定電壓時，求出的電阻就不等于其正常發光時電阻，從而求出的功率就不是額定功率；
所以要想測燈泡的額定功率，可以讓燈泡兩端電壓等于額定電壓，即將開關S拔到位置2，移動滑片P，使電壓表的示數為3.8V．
故答案為：
（1）0～0.6A；
（2）選擇了“1000Ω 1A”的變阻器；
（3）如上圖所示；
（4）此時燈泡未正常發光，燈絲電阻與正常發光時的電阻不同；開關S拔到位置2，移動滑片P，使電壓表的示數為3.8V．
分析：（1）根據P=UI求出燈泡額的電流的大約值，據此確定電流表的量程；
（2）電路連接無誤，閉合開關后，在很大一段范圍內調節滑動變阻器，發現小燈泡不發光、電流表和電壓表幾乎沒有示數說明選擇的滑動變阻器的最大阻值太大造成的；
（3）由電路圖可知，開關S撥到位置2時，電壓表測燈泡兩端的電壓；開關S撥到位置1時，電壓表測電源的電壓，據此連接實物電路圖；
（4）燈泡在不同電壓下，燈絲溫度不同，電阻大小不同，計算額定功率必須用3.8V時的電阻，用其它電壓下的電阻會出現較大的誤差．
點評：本題考查了學生對額定功率的理解，利用公式P=求額定電功率時，必須要注意燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，因此燈泡只有正常發光時的功率為額定功率，即R必須時正常發光時的電阻．