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）、开关各一只，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所示：
（1）电压表应选用______挡，电流表选______挡，滑动变阻器应选用______（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（2）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
a．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
b．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

（3）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==1.50
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，你认为正确测量结果P_额=______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，利用I=求出灯泡额定电流确定电流表的量程，选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路通过的最大电流考虑：滑动变阻器的最大阻值要稍大于电路需要滑动变阻器的最大阻值．滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路最大电流．
（2）灯泡较暗，电路电流较小，电路电阻较大，移动滑片，灯泡亮度、电压表和电流表的示数都不变，滑动变阻器不能改变电路电阻，并且电路电阻很大，可以判断故障原因．灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表示数较大，电压表与电源接通，取下灯泡，电压表和电流表的示数不变，可断定灯泡断路．
（3）由于灯泡的实际功率不是定值，所以不能求平均值；当灯泡在额定电压下，灯泡正常工作时的实际功率等于灯泡的额定功率．
解答：解：（1）因为灯的额定电压为3.8V，所以电压表选0～15V量程；
加在灯两端的电压为3.8V时，I===0.38A，所以电流表的量程为0～0.6A；
当灯正常发光时，电路的总电阻为R_总=≈15.8Ω，变阻器连入的电阻为R=R_总-R_L=15.8Ω-10Ω=5.8Ω，
滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω  0.5A”电阻太小，“500Ω  1A”电阻太大．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适．
（2）灯泡较暗，两表示数较小说明，在电源电压不变时，电路中电阻较大，移动滑片，现象都不改变，所以滑动变阻器都接下面两个接线柱．
灯泡不亮，电流表无示数，电流断路，电压表有较大示数，取下灯泡，两表示数不变，可以断定灯泡断路．
（3）由于灯泡的实际功率不是定值，所以不能通过求平均值的方法来求功率；该小组数据处理过程是错误的；
额定功率等于灯泡正常工作时的实际功率，即实际电压为3.8V时的实际功率1.52W．
故答案为：（1）0～15V；0～0.6A；R₂；（2）a、滑动变阻器同时接到下面两个接线柱；b、灯泡断路；（3）1.52．
点评：本题考查了电压表、电流表、滑动变阻器量程的选择，电路故障的判断等，关键是对额定功率的理解和掌握．