Question

2．为测量一只标有“6V 0.3A”小灯泡的额定功率，实验室备有：电压表（量程0～3V、0-15V）一个、电流表（量程0〜0.6A、0～3A）一个，“lOΩ 2A”和“50Ω 1A”的滑动变阻器各一只，电源（电压为12V）一个，开关一只，导线若干，小组同学通过讨论、交流，设计了如图甲所示的实验电路图，在根据实验电流图选用实验器材连接实物电路时，同组的三位同学产生了分歧．
甲同学：电压表选用大量程，电流表选用小量程，滑动变阻器选用“10Ω　 2A”的．
乙同学：电压表选用大量程，电流表选用小量程，滑动变阻器选用“50Ω　 1A”的．
丙同学：电压表、电流表都选用小量程，滑动变阻器选用“50Ω　 1A”的．
（1）你认为同学乙（选填“甲”、“乙”或“丙”）的观点是合理的．请以笔画线代替导线，将图乙中的实物连接起来．
（2）请你对其他两位同学的观点进行评估．
（3）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，电压表有示数，则出现故障的原因可能是小灯泡断路．
（4）移动滑动变阻器的滑片得到了一组电压和电流的数据，并填入设计的表格

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W	平均电功率P/W
1	4.8	0.25
2	6	0.3
3	7.5	0.32

这种表格设计是否合理？答：不合理（选填“合理”或“不合理”），理由是设计功率的平均值栏无意义．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电流确定电流表量程，根据灯泡额定电压确定电压表量程，求出灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值，选择滑动变阻器；
根据电路图甲连接乙图实物；
（2）由正确定的电表量程选择和灯泡正常发光时滑动变阻器连入阻值，分析判断两位同学选择的器材的不合理之处；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，可能是电路出现了断路，再由电压表有示数分析判断故障原因；
（4）灯泡在不同电压下，电流不同，实际功率不同，根据表格设计情况分析判断．

解答 解：
（1）由题知，灯泡额定电压是6V，电压表选0～15V量程，灯泡额定电流是0.3A，电流表选0～0.6A量程；
灯泡正常发光时，滑动变阻器的电压U_滑=U-U_L=12V-6V=6V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，因此滑动变阻器应选50Ω 1A．故乙同学的观点是合理的；
由图甲知，电流表、灯泡、滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡两端，实物连接如图所示：
；
（2）由（1）计算知，甲同学选用“10Ω 2A”的滑动变阻器，总电阻小于30Ω，滑动变阻器阻值过小，这样小灯泡的实际电压总是超过其额定电压，灯泡有可能烧坏；
丙同学电压表选用小量程，量程过小，无法指示小灯泡的额定电压，要使灯光正常发光会烧坏电压表；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，可能是电路出现了断路，电压表有示数，说明电压表到电源间是通路，所以故障原因可能是小灯泡断路了；
（4）因为灯泡在不同电压下的实际功率不同，因此计算功率的平均值是没有意义的，故表格设计不合理；
故答案为：（1）乙；见上图；
（2）甲同学：滑动变阻器阻值过小，小灯泡的实际电压总是超过其额定电压，灯泡有可能烧坏；
丙同学：电压表选用量程过小，无法指示小灯泡的额定电压，要使灯光正常发光会烧坏电压表；
（3）小灯泡断路；
（4）不合理；设计功率的平均值栏无意义．

点评 此题是测量小灯泡的功率实验，考查了器材选择、电路的连接、表格设计是否合理以及数据分析等，交流评估的过程就是要找出实验的不足或不合理之处．