Question

某班同學(xué)到實驗室做“測定小燈泡額定功率”的實驗．被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A　0～3A）、電壓表（0～3V　0～15V）、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干，滑動變阻器三只：R₁（5Ω　0.5A）、R₂（10Ω　0.5A）、R₃（500Ω　1A）．同學(xué)們設(shè)計的電路如圖1所示：

（1）把實物圖2連接完整（按照電路圖的連接方式）．
（2）滑動變阻器應(yīng)選用______（選填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（3）在開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑片P放在______端．（選填“A”或“B”）
（4）君君正確地連接好電路，閉合開關(guān)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器燈泡都不亮．小蘭分析產(chǎn)生故障的原因可能是：①小燈泡燈絲斷了；②小燈泡短路；③滑動變阻器開路．（電流表、電壓表均無故障）請你依據(jù)表中電流表、電壓表示數(shù)可能出現(xiàn)的幾種情況，幫君君判斷故障原因，并將其序號填寫在表中對應(yīng)的空格里．

電流表	電壓表	故障原因
示數(shù)不為0	示數(shù)為0	______
示數(shù)為0	示數(shù)不為0	______

（5）電壓表的電阻很大，所以在處理電路時通常把電壓表看成斷路，但是真實情況下有時也要考慮電壓表的電阻，若電壓表的電阻為R₀，圖3所示電路可以等效成如圖4所示．則根據(jù)該等效方法，當電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I時，R_X的實際功率應(yīng)為______（用測得的量表達），測量值比真實值______（選填“偏大”或者“偏小”）

Answer 1

解：（1）電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，燈泡的額定電壓為3.8V，應(yīng)選擇0～15V的量程；
滑動變阻器已接了上面一個接線柱，應(yīng)再接下面一個接線柱，如圖所示：
；
（2）電源電壓為6V，燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=6V-3.8V=2.2V
電路中的電流大約為I===0.38A
所以滑動變阻器的阻值大約R_滑===6Ω；
R₁的阻值太小，R₃的阻值太大，應(yīng)選擇R2；
（3）由電路圖知，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最右端即B端，使其阻值最大；
（4）小燈泡燈絲斷了，則電流表的示數(shù)為0，電壓表的示數(shù)不為零；
若小燈泡短路則電流表的示數(shù)不為零，電壓表的示數(shù)為零；
若滑動變阻器開路，則電流表和電壓表的示數(shù)均為零；
（5）燈泡的實際電流I_x=I-，所以其實際功率為P=UI=U（I-）=UI-，所以測量值比實際值偏大．
故答案為：（1）見上圖；（2）R₂；（3）B；（4）②①；（5）UI-；偏大．
分析：（1）掌握實物電路的連接，特別是電流表、電壓表和滑動變阻器的接法；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路電流、電壓的規(guī)律結(jié)合歐姆定律計算出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器的阻值便可得出；
（3）為保護電路，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移至最大阻值處；
（4）掌握斷路和短路的特點：斷路，電路中無電流，斷開處的電壓等于電源電壓；短路，用電器不工作，兩端電壓為零，電路中仍有電流；
（5）按圖中所示，電流表的示數(shù)其實是燈泡和電壓表的電流之和，測得的電流值偏大，所以根據(jù)P=UI測出的電功率值偏大．
點評：此題是“測定小燈泡額定功率”的實驗，考查了實物電路的連接，滑動變阻器規(guī)格的選擇，同時考查了電路故障的分析及實驗誤差的分析，這些應(yīng)屬于電學(xué)實驗中的難點．