Question

某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A　0～3A）、电压表（0～3V　0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω　0.5A）、R₂（10Ω 0.5A）、R₃（500Ω　1A）．同学们设计的电路如图1所示：

（1）电压表应选用________挡，滑动变阻器应选用________（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）．
（2）请你根据电路图用笔画线代替导线，帮他将图2中未完成的电路连接好（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的阻值变小，导线不能交叉）．小明连接电路时，开关应________，滑动变阻器滑片应移动到________端（选填“左”或“右”）．
（3）实验电路接好后，合上开关时，部分同学发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：

故障现象	检　测	故障原因
灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变

（4）下表为某小组的实验记录分析表：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P额=（1.08+1.52+1.89）/3 =1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老师认为该小组数据处理过程有误，你认为错误之处是________，正确测量结果P_额=________W．

Answer 1

解：（1）灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表选择0～15V量程；
灯泡正常工作时，电路电流约为I===0.38A，电流表的量程为0～0.6A；
滑动变阻器两端电压为：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
所以滑动变阻器电阻为：R′==≈5.8Ω；
“5Ω 0.5A”滑动变阻器的电阻太小，不能满足实验需要，“500Ω 1A”的阻值太大，不宜调节；
所以选择“10Ω 0.5A”的滑动变阻器．
（2）电压表的量程为0～15V，且与灯泡并联；电流表的量程为0～0.6A，且与灯泡串联；滑动变阻器按一上一下的原则串联电路中，且把左下方接线柱与灯泡连接．如下图所示：

小明连接电路时，为保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片应移动到最大阻值的右端．
（3）①灯泡较暗，电路电流太小，电路电阻太大；移动滑动变阻器滑片，亮度不变，则滑动变阻器接下面两接线柱．
②灯泡不亮，灯泡断路、短路或灯泡之外电路断路；电流表无示数，电路断路；电压表示数较大，电压表与电源两端连接，电压表并联部分之外无断路，综合分析知，电路故障原因是：灯泡断路．如表所示：

故 障 现 象	检 测	故 障 原 因
灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变	滑动变阻器接下面两接线柱
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变	灯泡断路

（4）因不同电压下小灯泡的实际电功率是不一样的，所以表格中求电功率的平均值是没有意义的；
根据表格可知灯泡的额定功率为1.52W．
故答案为：（1）0～15V；R₂；（2）如图所示；断开；右；（3）如上表所示；（4）求平均值一栏；1.52．
分析：（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值确定电流表的量程；灯泡与滑动变阻器串联在约为6V的电源上，灯泡正常工作时，求得滑动变阻器电压，求得灯泡正常工作时的电流，即滑动变阻器电流，根据欧姆定律计算需要的滑动变阻器的最小电阻，滑动变阻器最大电阻稍大于电路中需要的电阻．
（2）由电路图可知，电压表与灯泡并联，电流表与与灯泡串联；滑动变阻器按一上一下的原则串联电路中，滑片向左移动时，连入电路的阻值变小说明滑动变阻器的左下方接下柱接入电路；为防止电路中电流过大烧坏电路原件，保护电路的开关应断开，滑动变阻器处于最大阻值处．
（3）①灯泡较暗，电路电流太小，电路电阻太大，移动滑动变阻器滑片，亮度不变，滑动变阻器接下面两接线柱．
②灯泡不亮，灯泡断路、短路或灯泡之外电路断路；电流表无示数，电路断路；电压表示数较大，电压表与电源两端连接，电压表并联部分外无断路，综合分析可知电路故障原因．
（4）测量小灯泡电功率实验的目的是灯泡在不同电压下的实际功率，设计表格中求电功率的平均值是无意义的；额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等．
点评：本题考查了电压表和滑动变阻器的选择、电路故障的判断、实验表格的设计和实验的注意的事项等，连接实物图选择电压表、电流表量程时要注意，根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，根据电路最大电流选择电流表量程．