Question

小明和小亮同学做“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．现只有如下器材：电源（电压为6V）、．电压表一个（量程0～3V，0～15V）、电流表一个（量程0～0.6A，0～3A）、开关一个，导线若干，滑动变阻器三个：R₁规格（5Ω 0.5A）、R₂规格（20Ω 0.5A）、R₃规格（500Ω 1A）．他们设计的电路如图1所示：
（1）电压表应选______量程（选填“大”或“小'），滑动变阻器应选用______（选填“R₁”、“R₂”或“R₃”）；
（2）连接电路时发现电压表0～15V档已损坏，0～3V档完好．小明灵机一动想到一种方案进行实验，他将电压表的 0～3V档并联在灯泡两端，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，读出电流表的示数为0.2A，小明根据这一组数据计算出灯泡电阻R=U₁/I₁=2V/0.2A=10Ω，再计算出灯泡两端电压为3.8V时的功率P=U₂²/R=（3.8V）²/10Ω=1.444W．则灯泡的额定功率______（选填“＞”、“=”或“＜”）1.444W．
（3）小亮觉得小明的方法不对，他马上改接电路，完成实验．请用笔画线代替导线，将图2实物电路连接完整．
（4）闭合开关，移动变阻器的滑片到某一点，电压表的示数为2.8V，要测量小灯泡的额定功率，还应将滑动变阻器滑片向______移动（选填“左”或“右”），当电压表示数为______V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.34A，可得出小灯泡的额定功率为______w．
（5）在分析实验误差的过程中，考虑到电流表也有电阻，在电路中也会分得少许电压．考虑此因素，小亮测得的小灯泡的额定功率比真实值______（选填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据灯泡的额定电压选择电压表的量程；
根据电源电压及灯泡的额定电压，计算出灯泡正常发光时滑动变阻器的阻值，判断滑动变阻器的规格；
（2）根据灯丝的电阻随温度的升高而增大的特点进行分析；
（3）若电压表的大量程已损坏，根据串联电路电压的关系，当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为6V-3.8V=2.2V，则可将电压表与滑动变阻器并联；
（4）要使灯泡正常发光，电压表的示数应为2.2V，根据串分压的知识判断滑动变阻器的阻值变化，从而判断出滑片的移动方向；
根据P=UI计算出灯泡的额定功率；
（5）判断灯泡两端的实际电压和电流的测量误差，得出电功率的测量误差．
解答：解：（1）灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表应选择0～15V的量程；
当灯泡正常发光时，电流为I===0.38A；
滑动变阻器与灯泡串联，滑动变阻器的阻值为I==5.8Ω，所以应选择R₂；
（2）小明测出的是2V时的电阻，灯丝的电阻随温度的升高而增大，灯泡正常发光时的电阻大于10Ω，所以按10Ω计算出的电功率偏大，即灯泡的额定功率小于1.444W；
（3）当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为6V-3.8V=2.2V，所以可将电压表与滑动变阻器并联，如图所示：
；
（4）由（3）知，当电压表示数为2.2V时，灯泡便正常发光，电压表的示数为2.8V，大于2.2V，所以应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左滑动；
P=UI=3.8V×0.34A=1.292W；
（5）由于电流表也有电阻，分少许电压，所以灯泡两端的实际电压低于3.8V，根据P=UI，计算出的电功率偏大．
故答案为：（1）大；R₂；（2）＜；（3）见上图；（4）左；2.2；1.292；（5）偏大．
点评：此题是“测定小灯泡额定功率”的实验，考查了电压表、滑动变阻器的规格选择，及测量误差的分析，涉及到了欧姆定律在串联电路中的应用．