Question

【題目】小明按如圖所示電路圖做“測量燈泡的電功率”的實驗．實驗室可提供下列器材：

A．電流表

B．電壓表

C．滑動變阻器R(阻值0～20)

D．電阻為5的待測燈泡L，(電阻不隨溫度變化)

E．電源E(電壓4．5V并保持不變)

F．開關S及導線若干

(1)根據電路圖和實驗室提供的器材，可判斷出：閉合開關，通過燈泡的最小電流為____ A；加在燈泡兩端的最大電壓為____ V；

(2)若小明所選電壓表的量程為0～3V、電流表的量程為0～0．6A，實驗要求測量時通過燈泡的電流至少為電流表滿刻度的三分之一．則測出的燈泡的功率范圍只能是______ ．

(3)小明按電路圖連接好電路后進行實驗，由于電路中某一處有故障，當閉合開關時電壓表無示數。為查出電路故障，小明進一步觀察并檢查電路。當檢查到電源、開關、電壓表、電流表、導線及其連接都完好時，小明結合前面的觀察，就可判斷出電路的故障：

如果小明觀察到 ____ ，則故障是 ______________ ；如果小明觀察到______ ，則故障是____________ ．

(4)排除故障后，小明繼續進行實驗，在對測量數據的記錄和處理時，他設計了如下表格．你認為這張表格的設計是_____ (正確／錯誤)的．

Answer 1

【答案】0.18 4.5 0.24-1.5W 電流表無示數 滑動變阻器斷路 電流表有示數 燈泡短路 錯誤

【解析】

（1）滑動變阻器接入電路的阻值為滑動變阻器最大阻值時，電路電流最小，為I最小=U/RL+R最大=4.5V/6Ω+20Ω≈0.18A；當滑動變阻器接入電路的阻值為零時，加在燈泡兩端的電壓最大，等于電源電壓，為4.5V；

（2）由題意知道，流過電路的最小電流等于電流表量程的三分之一，為I最小 =0.6A/3=0.2A，燈泡的最小功率P最小=I最小2 RL =（0.2A）2 ×6Ω=0.24W，當燈泡兩端電壓等于電壓表最大值3V時，燈泡功率最大，燈泡最大功率是：P最大=U最大2/RL=(3V)2/6Ω=1.5W；則燈泡的功率范圍是0.24W～1.5W；

（3）如果電流表無示數，則電路存在斷路，電路只有一處故障，故斷路位置可能是燈泡斷路或滑動變阻器斷路，如果燈泡斷路，電壓表與電源兩極相連，電壓表示數不為零，如果滑動變阻器斷路，電路中無電流，電壓表與電源兩極不能相連，則電壓表示數為零，所以，電路故障是滑動變阻器斷路；如果電流表有示數，電路不存在斷路，如果燈泡短路，則與燈泡并聯的電壓表示數為零，所以電路故障是燈泡斷路；

（4）燈泡電壓增大，電流增大，實際功率增大，燈泡在不同電壓下的實際功率不同，求不同電壓下功率的平均值是錯誤的，所以這張表格的設計是錯誤的。