Question

甲、乙两位同学做“测定小灯泡的额定功率”实验中，待测小灯泡上标有“3.8V”字样，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，所有器材均完好．他们正确连接电路并操作，当闭合电键时，电流表的示数为0.18安，电压表的示数为2.4伏．当他们把滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，发现电压表的指针偏转到了最大刻度处．关于接下去如何进行实验，两位同学产生了分歧．甲同学认为：应该对实验电路进行调整．乙同学认为：应该将电压表的量程进行调整．于是两个同学分别先后进行实验．
当甲同学调节小灯泡正常发光时，滑动变阻器的滑片P恰好在中点位置处．
当乙同学调节小灯泡正常发光时，电流表的示数如图16所示；
（1）甲、乙两位同学判断小灯泡是否正常发光的依据有什么不同？______．
（2）甲同学测得小灯泡的额定功率是______瓦．
（3）乙同学测得小灯泡的额定功率是______瓦．
（4）对甲、乙两位同学的测量结果，你认为______同学的测量结果更准确．

Answer 1

解：（1）由题意知，闭合电键前，滑动变阻器接入电路阻值最大，闭合电键U_灯=2.4V，I=0.18A，电源电压U=U_灯+IR_滑=2.4V+0.18A×20Ω=6.0V；
当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压U滑=6V-3.8V=2.2V；
由于原来电压表所选的量程太小，甲的方法则是将电压表与滑动变阻器并联，所以当电压表的示数等于2.2V时，灯泡正常发光；
乙同学的方法是换用0～15V的量程，所以当电压表的示数等于3.8V时，灯泡正常发光；
（2）甲对电路调整后，等正常发光时，电路电流I===0.22A，灯泡功率P=UI=3.8V×0.22A=0.836W；
（3）电流表量程是0.6A，最小分度值0.02A，电流表示数I=0.24A，灯泡功率P=UI=3.8V×0.24A=0.912W；
（4）甲同学用3V量程测滑动变阻器电压，灯正常发光时，电压表示数为6V-3.8V=2.2V，对电压表读数时不需要估读；乙同学用15V量程测灯泡电压，电压表最小分度值是0.05V，灯正常发光时，电压表示数是3.8V，对电压表读数时，需要估读，存在误差；所以甲同学测的功率较准确，原因是乙同学将电压表量程调整后，小灯两灯的电压是一个估读数，不够准确．
故答案为：
（1）甲观察到电压表示数为2.2伏时，乙观察到电压表示数3.8伏时；
（2）0.836；
（3）0.912；
（4）甲．
分析：（1）若电压表与灯泡并联，则当电压表的示数等于3.8V时，灯泡正常发光；
若电压表与滑动变阻器并联，当电压表示数等于U-3.8V时灯泡正常发光；
根据刚闭合开关时，电流表和电压表的示数来计算电源电压；
（2）根据滑动变阻器的阻值和滑动变阻器两端的电压，根据I=计算出电路中的电流，则P=UI；
（3）读出电流表的示数，根据P=UI计算出灯泡的额定功率；
（4）根据电压表的读数来进行判断，若测量值不超量程，为减小误差，应选用小量程．
点评：本题考查了实验电路设计、电流表读数、求功率、实验误差分析，虽综合性强，但都属于基础知识，难度适中．