Question

13．为测量一只标有“6V0.3A”小灯泡的额定功率，实验室备有：电压表（量程0～3V、0～15V）一个、电流表（量程0～0.6A、0～3A）一个、“10Ω  2A”和“50Ω  1A”的滑动变阻器各一只，电源（电压为12V）一个，开关一只，导线若干，小组同学通过讨论、交流，设计了如图甲所示的实验电路图，在根据实验电流图选用实验器材连接实物电路时，同组的三位同学产生了分歧．

甲同学：电压表选用大量程，电流表选用小量程，滑动变阻器选用“10Ω  2A”的．
乙同学：电压表选用大量程，电流表选用小量程，滑动变阻器选用“50Ω  1A”的．
丙同学：电压表、电流表都选用小量程，滑动变阻器选用“50Ω  1A”的．
（1）你认为同学乙（选填“甲”、“乙”、或“丙”）的观点是合理的？请以笔画线代替导线，将图乙中的实物连接起来．
（2）请你对其他两位同学的观点进行评估．
（3）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，电压表有示数，则出现故障的原因可能是灯泡断路．
（4）移动滑动变阻器的滑片得到了一组电压和电流的数据，并填入设计的表格

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W	平均电功率P/W
1	4.8	0.25
2	6	0.3
3	7.2	0.32

这种表格设计是否合理？答：不合理（选填“合理”或“不合理”）；理由是设置了平均电功率一栏．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压、电流及电源电压，利用串联电路的规律，计算出灯泡正常发光时所接滑动变阻器的最小阻值，然后可知哪位同学的观点是合理的；对照电路图连接实物图；
（2）针对甲、丙同学选择的电压表量程，电流表量程，以及滑动变阻器的规格进行评估；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，可能是电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源是连通的，则与电压表并联的支路之外电路是连通的，综上，则出现故障的原因可能是：灯泡断路；
（4）根据不同电压下的电功率是不同的作答．

解答 解：（1）灯泡的规格是“6V  0.3A”，所以灯泡的额定电压为6V，所以电压表应选择0～15V的量程； 
灯泡的额定电流为0.3A，电流表应选择0～0.6A的量程；
电源电压为12V，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压应为U_滑=12V-6V=6V；
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{6V}{0.3A}$=20Ω＞10Ω，所以滑动变阻器应选择规格是“50Ω 1A”；
因此乙同学的观点是合理的；
根据电路图连接实物图，可以根据电流流向法，从电源的正极经过开关、滑动变阻器、灯泡、电流表回负极，电压表并联在小灯泡两端，如下图所示：

（2）由计算可得，滑动变阻器应选择规格是“50Ω 1A”的．
甲同学：选用“10Ω  2A”的滑动变阻器，滑动变阻器阻值过小，即使变阻器全部电阻连入电路中，分得的电压也较小，小灯泡的实际电压总要超过额定电压，因此小灯泡可能烧坏；
丙同学：灯泡的规格是“6V  0.3A”，所以灯泡的额定电压为6V，而丙同学选择电压表的小量程时，超过电压表的量程，电压表可能损坏；
（3）经分析，连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，电压表有示数，则出现故障的原因可能是灯泡断路；
（4）由表中数据可知，通过灯的电流随电压的增大而增大，由P=UI知，灯的电功率随电压的增大而增大，不同电压下的电功率是不同的，因此将不同电压下的电功率取平均值是没有意义的，是不合理的；
故答案为：
（1）乙；电路图的连接如上图所示；
（2）甲同学：滑动变阻器阻值过小，小灯泡的实际电压总要超过额定电压，因此小灯泡可能烧坏；
丙同学：选择的电压表量程过小，实际电压超过电压表的量程，电压表可能损坏；
（3）灯泡断路；
（4）不合理；设置了平均电功率一栏．

点评 本题测量小灯泡的额定功率，主要考查学生的评估能力及数据处理能力，有一定难度，也是当前的热点题型．