题目内容

某班同学到实验室做“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．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A　0～3A）、电压表（0～3V　0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω　0.5A）、R₂（20Ω　0.5A）．同学们设计的电路如图所示：
（1）请将实物电路连接完整．
（2）滑动变阻器应选用______（R₁/R₂）；
（3）实验电路接好后，合上开关时，部分同学发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：
故障现象检　　测故障原因
a．灯泡较暗、两表的示数均较小移动滑动变阻器滑片，现象不变
b．灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数取下灯泡，两表的示数不变
（4）下表为某小组的实验记录分析表：
实验序号电压表示数/V 电流表示数/A 功率/W 额定功率/W
1 3.0 0.36 1.08 P_额= $数学公式$ =1.50
2 3.8 0.4 1.52
3 4.5 0.42 1.89
老师认为该小组数据处理过程有误，你认为正确测量结果P_额=______W．

解：（1）灯泡的额定电压为3.8V，电压表选择0～15V量程，灯泡正常工作时，电路电流约为，I= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =0.38A，电流表选0～0.6A量程，滑动变阻器、电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示．
（2）灯泡正常工作时，电路电流约为I= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =0.38A，滑动变阻器两端电压为：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
所以滑动变阻器电阻为：R′= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ≈5.8Ω，所以滑动变阻器应选R₂（20Ω 0.5A）．
（3）①灯泡较暗、两表的示数均较小，移动滑动变阻器滑片，现象不变，故障原因是：滑动变阻器同时接到下面两个接线柱．②灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数，取下灯泡，两表的示数不变故障原因是：灯泡断路．
（4）额定功率是额定电压下的实际功率，求不同状态下功率的平均值作为额定功率是错误的．由表知灯泡的额定电压U=3.8V，对应的额定功率为P=1.52W．
故答案为：（1）电路图如图所示．（2）R₂．（3）滑动变阻器同时接到下面两个接线柱；灯泡断路．（4）1.52．
分析：（1）滑动变阻器、电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端，注意正负接线柱即电压表及电流表量程的选择．
（2）由灯泡的额定电压确定电压表的量程．灯泡与滑动变阻器串联在约为6V的电源上，灯泡正常工作时，求得滑动变阻器电压，求得灯泡正常工作时的电流，即滑动变阻器电流，根据R=UI计算需要的滑动变阻器的最小电阻．滑动变阻器最大电阻稍大于电路中需要的电阻．滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路中的最大电流．
（3）①灯泡较暗、两表的示数均较小，说明电路电阻太大；移动滑动变阻器滑片，现象不变说明滑动变阻器不能改变电路电阻，即滑动变阻器全部接入电路．
②灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数说明电路断路；取下灯泡，两表的示数不变说明灯泡断路．
（4）额定功率是额定电压下的实际功率，求不同状态下功率的平均值作为额定功率是错误的，由表找出额定电压对应的功率，即为额定功率．
点评：解决本题的关键：一是电压表、滑动变阻器的正确使用，二是串联电路电压特点的灵活运用，三是电路故障的判断，四知道额定电压下的功率为额定功率．

故障现象	检　　测	故障原因
a．灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变
b．灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P_额= $数学公式$ =1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

故障现象	检测	故障原因
灯泡较暗、两表的示数均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变
灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的示数不变

试题分类