Question

19．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）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω 0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同学们设计的电路如图所示：
（1）电压表应选用0～15V量程，滑动变阻器应选用R₂（选填“R₁”、“R₂”、“R₃”）
（2）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
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
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

现象①的故障为：滑动变阻器同时接到下面两个接线柱．
现象②的故障为：灯泡断路．
（3）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	$\frac{1.08+1.52+1.89}{3}$ P额═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，你认为错误之处是：把不同电压下灯泡实际功率的平均值作为额定功率，正确测量结果P额=1.52W．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压确定电压表量程；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．由此选择合适的滑动变阻器；
（2）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，说明滑动变阻器不能改变接入电路中的电阻，原因是滑动变阻器接错；
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；
③灯泡不亮、电压表无示数、电流表有示数，说明电路短路；取下灯泡，两表的示数不变说明灯泡短路．
（3）灯泡在额定电压下的功率是额定功率，不能把不同电压下灯泡实际功率的平均值作为额定功率．

解答 解：
（1）灯泡额定电压是3.8V，因此电压表应选0～15V量程；
灯泡正常工作时，电路电流约为I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=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′=$\frac{U′}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω，所以滑动变阻器应选R₂（10Ω 0.5A）．
（2）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．
（3）由表格可知，该小组把灯泡在不同电压下的实际功率的平均值作为灯泡额定功率，这是错误的，
由表中数据可知，灯泡在额定电压3.8V下的功率是1.52W，因此灯泡的额定功率是1.52W．
故答案为：（1）0～15V；R₂；（2）①滑动变阻器同时接到下面两个接线柱；②灯泡断路；（3）把不同电压下灯泡实际功率的平均值作为额定功率；1.52．

点评 本题考查了选择电压表量程、选择滑动变阻器、故障判断和实验数据分析等问题，应根据灯泡额定电压选择电压表量程，根据灯泡正常工作时滑动变阻器接入电路的阻值选择滑动变阻器的规格．