Question

18．王进同学想测定两个不同灯泡的额定功率，他使用的器材有：6V恒压电源、量程0～0.6A的电流表、量程0～3V的电压表、规格为“8Ω lA”的滑动变阻器、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（设不同电压下，电压表的读数都准确）
（1）王进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，应把滑动变阻器的阻值调到最大．闭合开关S后，向A（填A、B）端调节滑动变阻器的滑片P，当电压表的读数等于3V时，记下电流表读数的读数，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？
（3）若再给你一个阻值R=1Ω的标准电阻，你能用原来的部分器材测出灯泡L₂的额定功率吗？画出你设计的电路图，并简要说明你的办法．

Answer 1

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，有烧坏电压表的可能．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，有可能把电流表烧坏；
（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3V时，记下电流表读数，即可算出灯泡L₁的额定功率．
（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I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{4V}{5Ω}$=0.8A，会超过电流表的量程，有损坏的危险；
（3）如图连接电路：

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R的电流为I₁=$\frac{2V}{1Ω}$=2A，则L₂的电流为I₂=2A+I，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=4V×（2A+I）．
故答案为：（1）A；电流表；（2）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）答案如上所示．

点评 此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．