Question

小绢同学想测定两个不同小灯泡的额定功率，她使用的器材有：6V恒压电源、量程为0～0.6A的电流表、量程为0～3V的电压表、规格为“8Ω 1A”滑动变阻器、开关各一个，导线若干．灯泡L₁和L₂的额定电压分别为3V和4V、电阻都大约是5Ω．
（1）小绢同学用如图所示的电路测量灯泡L₁的额定功率．在闭合开关S之前，应把滑动变阻器的滑片P移至______（选填“A”或“B”）端．闭合开关S后，移动滑片P，当电压表的示数为______时，记下电流表的读数，即可算出灯泡L₁的额定功率．
（2）若仍用这个电路与器材测量灯泡L₂的额定功率，存在两个隐患，你能说出是什么隐患吗？（不要求写出分析过程）
隐患一：______；
隐患二：______．
（3）若再给你一个阻值R=10Ω的标准电阻，你能用该电阻及原来的部分器材测出灯泡L₂的额定功率吗？请在虚线框中画出你设计的电路图，并简要说明你的办法．

Answer 1

【答案】分析：（1）闭合开关S之前，应把滑动变阻器的阻值调到最大，也就是滑片在B端，所以闭合开关后，滑片要向A端移动．灯泡电压到达额定电压后，记下额定电流就可计算额定功率．
（2）L₂的额定电压为4V，而电压表量程为3V，因此超过电压表量程，有损坏电压表的可能．L₂额定电压4V时，电阻5Ω，则电流为0.8A，超过了电流表的量程，有可能损坏电流表．
（3）针对（2）的隐患对原电路进行修改：
①电压表量程不够：当灯L₂两端的电压为额定电压4V时，滑阻分得2V的电压，因此用电压表测量滑阻两端的电压即可；
②电流表量程不够：将给出的定值电阻与滑阻并联，用电流表测滑阻所在支路的电流．
解答：解：（1）闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片调到B端，阻值最大，闭合开关后，滑片要向A端移动．灯泡电压到达额定电压后，记下额定电流就可计算额定功率，所以是记录电流表读数．
故答案为：B；3V．
（2）当L₂正常工作时，L₂两端的电压应达到4V，则会超过电压表的量程，有损坏的危险；L₂正常工作时，电流为  =0.8A，会超过电流表的量程，有损坏的危险；
故答案为：当灯泡正常工作时，电流表量程太小，有损坏的危险； 当灯泡正常工作时，电压表量程太小，有损坏的危险．
（3）因灯泡两端的电压超过电压表的量程，滑动变阻器两端的电压为6V-4V=2V；则采取测量电压较小的滑动变阻器两端的电压；因通过灯泡的电流超过电流表的量程，则采取并联电路的分流特点，用定值电阻与滑动变阻器并联，电流表测量滑动变阻器的电流即可；如图连接电路：
方法是：调节滑动变阻器的滑片，直到电压表读数为2V时，根据串联分压可知L₂此时电压为4V，即到达额定电压，这样解决了电压表量程小的问题；这时电流表的读数I，通过定值电阻R₁的电流为=0.2A，则L₂的电流为（0.2+I）A，这样解决了电流表量程小的问题．
所以此时L₂的额定功率P=UI=[4（0.2+I）]W．
点评：本题是伏安法测灯泡额定功率的实验，准确把握串、并联电路的电流、电压规律对实验进行修改是题目的难点所在．