Question

小华和小芳合作做“测定小灯泡额定功率”的实验．小灯泡标有3.8V的字样，灯丝的电阻约为12Ω．
实验器材：电源（6V）、电压表（ 0-3-15V ）、电流表（ 0-0.6-3A ）、滑动变阻器（ 0-10Ω ）、开关、导线若干．
根据实验原理，小华画出了如图所示的实验电路图．
（1）请你用笔画线代替导线，帮助小芳完成图所示的实物连接图．
（2）实验中，小华发现电压表的0-15V量程坏了，其它器材完好．请你帮助小华重新设计电路，在虚线框内画出电路图．
（3）重新连接电路．闭合开关S后，调节滑动变阻器，电压表的示数为________ V时，小灯泡正常发光．此时电流表的示数如图所示，则小灯泡的额定功率为________ W，灯丝电阻为________Ω．
（4）小芳移动滑动变阻器滑片P，又做了两次实验，得到两组数据后，计算出小灯泡电功率的平均值．你认为小芳的做法是否合理？理由是：________．

Answer 1

解：（1）灯泡额定电压为3.8V，电压表选择0～15V量程．
电路最大电流为：I===0.32A＜0.6A，电流表选择0～0.6A量程．
滑动变阻器与电路图中相对应，接右半段，接右下端接线柱．
从电源正极出发，依次经灯泡、电流表、滑动变阻器、开关到电源负极，补全电流路径，电压表与灯泡并联．如图．

（2）电压表0～15V量程损坏，只有0～3V量程．
灯泡正常工作时，滑动变阻器两端电压为：U'=U_总-U=6V-3.8V=2.2V．电压表并联在滑动变阻器两端．如图．

（3）当电压表示数为2.2V时，灯泡正常工作．
电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.38A．
P=UI'=3.8V×0.38A=1.444W．
R'===10Ω．
（4）灯泡在额定电压下的功率是额定功率，在其它电压下的功率为实际功率，求实际功率的平均值作为额定功率是无实际物理意义的．
故答案为：（1）如实物图；（2）如电路图；（3）2.2；1.444；10；
（4）小灯泡两端的电压为额定电压时，其功率为额定功率．电压发生变化时，小灯泡的功率为实际功率，取平均值无实际物理意义．
分析：（1）根据电路图画实物图，从电源正极开始，依次串联各元件，最后把电压表并联在灯泡两端．
连接过程中，注意电压表、电流表的量程，正负接线柱，连接方式．
注意滑动变阻器选择一上一下与电路图中接入的部分对应．
（2）电压表0～15V量程损坏，0～3V量程完好，灯泡电压为3.8V时，电源电压为6V，滑动变阻器电压为2.2V，电压表测滑动变阻器两端电压．
（3）电压表测滑动变阻器电压，当滑动变阻器两端电压为2.2V时，灯泡电压为3.8V，灯泡正常工作．
电流表的读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．
知道灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率．根据R=计算电阻．
（4）测灯泡的额定电功率，灯泡一定在额定电压下工作，灯泡两端的电压变化时，灯泡的功率为实际功率．
求实际功率的平均值为灯泡的额定功率是错误的．
点评：物理测量中，物体长度，定值电阻等，采用多次测量求平均值减小误差．
灯丝电阻，采用多次测量，发现灯丝电阻与温度的关系．
探究平面镜成像和杠杆平衡时，采用多次测量，使结论具有普遍性．
灯泡的额定功率只能是额定电压下的功率，不能进行多次测量．