Question

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（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

 

挡，滑动变阻器应选用

 

（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
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

（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	P额= 1.08+1.52+1.89 3 =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．

Answer 1

分析：（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程；求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后根据该阻值选择滑动变阻器．
（2）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，灯泡断路、或灯泡短路，或灯泡之外电路断路；电流表无示数，说明电路存在断路；电压表示数较大，说明电压表与电源两端连接，电压表并联电路之外不存在断路，综合分析可知电路故障原因．
（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＞3V，因此电压表应选择0～15V量程；
灯泡正常发光时的电流约为I=

UL额

RL

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值为R=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

≈5.8Ω＞5Ω，
因此滑动变阻器应选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．

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	滑动变阻器同时接到下面两个接线柱
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	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）如上表所示；（3）1.52．

点评：本题考查了选择电压表量程、选择滑动变阻器、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．