Question

某班同学在实验室做“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  0.3A），同学们设计的电路如图所示：
（1）电压表应选用______档，滑动变阻器应选用______（选填“R₁”、“R₂”或“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U/V	电流表示数I/A	功率P/W	额定功率P额/W
1	3.0	0.36	1.08	=1.50
2	3.8	0.40	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

【答案】分析：（1）根据电压表的测量值确定电压表的量程；根据串联电路特点及欧姆定律求出滑动变阻器阻值，确定选用哪个滑动变阻器．
（2）根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）不同电压下灯泡的功率不同，灯泡的额定功率是电压为额定电压时的功率，不能把不同电压下的功率的平均值作为额定功率．
解答：解：（1）灯泡额定电压为3.8V，大于3V量程，要测灯泡的额定电压，电压表应用15V量程．
当灯泡电压为额定电压U_灯=3.8V，电路电流I===0.38A，滑动变阻器电压U_滑=U-U_灯=6V-3.8V=2.2V，滑动变阻器阻值R==≈5.8Ω，应选择滑动变阻器R₂．
（2）灯泡较暗、两表的示数均较小，电路电阻较小；移动滑动变阻器滑片，现象不变，滑动变阻器电阻全部接入电路，即滑动变阻器接入电路的是下面两个接线柱；
灯泡不亮，灯泡断路或短路，或灯泡之外电路断路；电流表无示数，电路断路；电压表示数较大，电压表与电源连接；取下灯泡，两表的示数不变，因此，小灯泡断路．
（3）不同电压下灯泡的功率不同，灯泡的额定功率是电压为额定电压时的功率，取不同电压下的功率的平均值作为额定功率是错误的．由表知，电压为额定电压3.8V时的功率，即：额定功率是1.52W．
故答案为：（1）0～15V； R₂．（2）滑动变阻器接入电路的是下面两个接线柱；灯泡L断路．（3）1.52W．
点评：1、电路故障一般有断路与短路两种情况，如果电路闭合后电路中无电流（电流表无示数）说明电路断路；如果电路有电流但电流明显超出正常值，说明电路短路．
2、实验器材的选择原则：①安全性原则：所选器材应保证电路安全，电阻阻值不能太小、电压表量程与电流表量程不应太小，电源电压不要太大，以免损坏电路元件．
②精确性原则：所选电压表、电流表量程要合适，不要太大，方便读数，减小读数误差，使测量值更准确．
③方便操作 在保证安全的前提下，滑动变阻器的阻值尽可能小些，方便操作．
④经济性原则 使电路消耗的功率尽可能地小．