Question

15．为测量一只标有“6V3A”小灯泡的额定功率．实验室备有．电压表（量程0-3V、0-15V）一个、电流表（量程0-0.6A、0-3A）一个、“10Ω 2A”和“50Ω 1A”的滑动変阻器各一只．电源（电压为12V）一个．开关一只，导线若干，小组同学通过讨论、交流．设计了如图甲所示的实验电路图．在根据电路图进用实验器材连接实物电路时．同组的三位立同学产生了分岐
甲同学：电压表选用大量程．电流表选用小量程．滑动变阻器选用“10Ω 2A”的
乙同学：电压表选用大量程．电流表选用小量程．滑动变阻器选用“50Ω 1A”的
丙同学：电压表、电流表都选用小量程．滑动变阻器用“50Ω 1A”的．

（1）你认为同学乙（选填“甲”、“乙”或“丙”）的观点是合理的请以笔画线代替导线，将图乙中的实物连接起来．
（2）请你对其他两位同学的观点进行评估．
（3）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，电压表有示数，则出现故障的原因可能是灯泡断路．
（4）移动滑动变阻器的滑片得到了一组电压和电流的数据，并填入设计的表格

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W	平均电功率P/W
1	4.8	0.25
2	6	0.3
3	7.5	0.32

这种表格设十是否合理？答：不合理（选填“合理”或“不合理”）．理由是表格设计了平均功率一栏．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压和电流来确定所需电压表和电流表的量程；
计算出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律计算出灯泡正常发光时的电阻值；
根据电路图连接电路，注意电流表和电压表的量程选择；
（2）根据（1）问所求得的电流表、电压表的量程结合滑动变阻器的规格对其他两位同学的观点进行评估；
（3）灯泡不亮、电流表无示数，则说明电路有断路处，电压表有示数，则说明电压表与电源两极相连，说明与电压表并联的电路断路；
（4）物体的实际电功率与实际电压的大小有关，不同电压下的电功率不同，计算平均功率没有意义．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为6V，所以电压表应选择0～15V的量程；额定电流为0.3A，所以电流表应选择0～0.6A的量程；
滑动变阻器与灯泡串联，所以灯泡正常发光时变阻器两端的电压为：
U_滑=12V-6V=6V；
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器电阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，所以应选择“50Ω 1A”滑动变阻器，乙观点合理；
根据电路图连接实物图，如图所示：

（2）根据（1）的分析，甲同学：滑动变阻器阻值过小，小灯泡实际电压总是超过额定电压．小灯泡可被烧坏；
丙同学：电压表量程过小．无法指示小灯泡的额定电压，电压表可能损坏；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，说明电路有断路，电压表有示数，则与电压表并联的灯泡断路；
（4）灯泡的电功率与其两端的电压有关，随电压的变化而变化，由表格知，设计了平均功率栏，无意义，因此设计不合理．
故答案为：（1）乙；（2）甲同学：滑动变阻器阻值过小，小灯泡实际电压总是超过额定电压．小灯泡可被烧坏；丙同学：电压表量程过小．无法指示小灯泡的额定电压，电压表可能损坏；（3）灯泡断路；（4）不合理；表格设计了平均功率一栏．

点评 本题是测量小灯泡电功率的实验，根据电功率的测量原理P=UI，实验中要测量灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，所以要掌握电流表、电压表的使用规则及读数和电功率的计算，有关滑动变阻器的使用、电路故障的分析也是电学题目中经常考查的内容，应熟练掌握．