Question

7．用伏安法測量L₁和L₂兩個小燈泡的電功率的實驗．已知L₁和L₂的額定電壓分別為3.8V和2.5V、阻值均約為10Ω．所提供的器材有：電源（電壓約為6V）、電流表、電壓表和開關各一個，滑動變阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）兩個，導線若干．

（1）將圖甲中的實物電路連接完整．（此時所用滑動變阻器是“10Ω  2A”）
（2）先將滑片移到最左端，再閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡微弱發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表指針指向零刻度線．電路可能存在的故障是電壓表斷路．
（3）故障排除后，再移動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為3V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，這時L₁的實際功率是0.84W．
（4）完成L₁的測量后，為測燈泡L₂的電功率，只將圖甲中的L₁換成L₂．閉合開關后，發(fā)現(xiàn)L₂發(fā)光過亮，不能進行實驗．為了完成燈炮L₂電功率的測量，并使測量結果能更準確一些，在測量L₂電功率之前應該進行的操作是首先斷開開關，然后把“10Ω 2A”的變阻器換成“50Ω 1A”的變阻器，并把電壓表“15V”接線柱改接“3V”，最終測出了燈泡L₂的額定功率．

Answer 1

分析 （1）實驗中電壓表應與燈泡并聯(lián)，由此連接實物；
（2）閉合開關前，滑動變阻器滑片在最大處；根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計算出燈泡的實際功率；
（4）根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路特點計算L₂正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路中的電阻，然后確定電流表和滑動變阻器是否需要改動，同時根據(jù)兩燈泡的額定電壓確定電壓表的量程需要修改．

解答 解：
（1）測量小燈泡的電功率的實驗中，應將電壓表與燈泡并聯(lián)，如圖所示：
；
（2）先將滑片移到左端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大；閉合開關S，小燈泡微弱發(fā)光，電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路，燈泡也沒有發(fā)生短路，電壓表指針指向零刻度線，可能是電壓表斷路造成的；
（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，當電壓表的示數(shù)為3V時，示數(shù)為0.28A，
燈泡L₁的實際功率：P=UI=3V×0.28A=0.84W；
（4）測L₂的額定功率時，電路中的電流約為：I₂=$\frac{{U}_{額2}}{{R}_{2}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時滑動變阻器接入電路中的電阻：R_滑′=R_總-R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$-R₂=$\frac{6V}{0.25A}$-10Ω=14Ω，所以滑動變阻器的最大值過小，
為了完成燈L₂額定功率的測量，并使測量結果能更準確一些，在測量L₂額定功率之前應該進行的操作是先斷開開關，把“10Ω 2A”的變阻器換成“50Ω 1A”的變阻器；
因為L₂的額定電壓為2.5V，所以應把電壓表“15V”接線柱改接“3V”．
故答案為：（1）見上圖；
（2）電壓表斷路；
（3）0.84；
（4）把“10Ω 2A”的變阻器換成“50Ω 1A”的變阻器，并把電壓表“15V”接線柱改接“3V”．

點評 此題是測量燈泡的電功率實驗，考查了實物連接、電路故障分析、電流表讀數(shù)及電功率的計算、串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應用等，都屬于電學的考查范圍，必須掌握．