Question

【题目】小明按如图所示电路图做“测量灯泡的电功率”的实验．实验室可提供下列器材：

A．电流表

B．电压表

C．滑动变阻器R(阻值0～20)

D．电阻为5的待测灯泡L，(电阻不随温度变化)

E．电源E(电压4．5V并保持不变)

F．开关S及导线若干

(1)根据电路图和实验室提供的器材，可判断出：闭合开关，通过灯泡的最小电流为____ A；加在灯泡两端的最大电压为____ V；

(2)若小明所选电压表的量程为0～3V、电流表的量程为0～0．6A，实验要求测量时通过灯泡的电流至少为电流表满刻度的三分之一．则测出的灯泡的功率范围只能是______ ．

(3)小明按电路图连接好电路后进行实验，由于电路中某一处有故障，当闭合开关时电压表无示数。为查出电路故障，小明进一步观察并检查电路。当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时，小明结合前面的观察，就可判断出电路的故障：

如果小明观察到 ____ ，则故障是 ______________ ；如果小明观察到______ ，则故障是____________ ．

(4)排除故障后，小明继续进行实验，在对测量数据的记录和处理时，他设计了如下表格．你认为这张表格的设计是_____ (正确／错误)的．

Answer 1

【答案】0.18 4.5 0.24-1.5W 电流表无示数 滑动变阻器断路 电流表有示数 灯泡短路 错误

【解析】

（1）滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器最大阻值时，电路电流最小，为I最小=U/RL+R最大=4.5V/6Ω+20Ω≈0.18A；当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，加在灯泡两端的电压最大，等于电源电压，为4.5V；

（2）由题意知道，流过电路的最小电流等于电流表量程的三分之一，为I最小 =0.6A/3=0.2A，灯泡的最小功率P最小=I最小2 RL =（0.2A）2 ×6Ω=0.24W，当灯泡两端电压等于电压表最大值3V时，灯泡功率最大，灯泡最大功率是：P最大=U最大2/RL=(3V)2/6Ω=1.5W；则灯泡的功率范围是0.24W～1.5W；

（3）如果电流表无示数，则电路存在断路，电路只有一处故障，故断路位置可能是灯泡断路或滑动变阻器断路，如果灯泡断路，电压表与电源两极相连，电压表示数不为零，如果滑动变阻器断路，电路中无电流，电压表与电源两极不能相连，则电压表示数为零，所以，电路故障是滑动变阻器断路；如果电流表有示数，电路不存在断路，如果灯泡短路，则与灯泡并联的电压表示数为零，所以电路故障是灯泡断路；

（4）灯泡电压增大，电流增大，实际功率增大，灯泡在不同电压下的实际功率不同，求不同电压下功率的平均值是错误的，所以这张表格的设计是错误的。