Question

（2013?湖里區一模）老師布置大家設計實驗測定小燈泡的額定功率，并告訴大家小燈泡的額定電壓為4V，它的額定功率不清，電阻與燈絲的溫度有關．小明用電阻箱、電壓表、開關、12V的穩壓電源連成了如圖1所示的電路，來測量額定功率，其中R為電阻箱．他閉合開關S，從小到大調整電阻箱的值，依次測出了電壓表與它的對應讀數，并將其記錄
在如下的表格中

次數	1	2	3	4	5	6
電壓/V	4.8	4	2		0.5	1.5
電阻箱/Ω	8	10	20	30	40	45

（1）當電阻箱電阻為30Ω時，電壓表示數如圖2所示，等于

1.2

V；
（2）當電壓表示數為2V時，電阻箱兩端的電壓是

10

V，通過燈泡的電流為

0.5

A；
（3）根據表中數據可知，該小燈泡的額定功率為

3.2

W；
（4）老師表揚了小明的設計：雖然實驗過程有2次錯誤，但設計方案有創新．
這兩處錯誤，一是記錄錯誤：第

6

次電壓值的記錄是錯誤；二是違反電學安全操作規范：這個操作是

閉合開關前電阻箱接入電路的電阻不是最大

．老師說的創新主要是指，與書本上的實驗設計相比，

不用電流表測量電路電流

．

Answer 1

分析：（1）讀取電壓表示數時，首先確定電壓表選擇的量程和對應的分度值，讀數時視線與指針所在刻度線相垂直；
（2）已知電源電壓和燈泡兩端電壓，可以得到電阻箱兩端電壓；由實驗數據知此時電阻箱接入電路的大小，利用歐姆定律得到通過燈泡的電流；
（3）已知電源電壓和燈泡額定電壓，可以得到電阻箱兩端電壓；由實驗數據知此時電阻箱接入電路的大小，利用歐姆定律得到通過燈泡的電流，也就是燈泡的額定電流；已知燈泡的額定電壓和額定電流，利用公式P=UI得到額定功率；
（4）在串聯電路中，電源電壓等于各用電器兩端電壓之和，并且各用電器兩端電壓與其阻值成正比；為保護電路，閉合開關之前，變阻器接入電路電阻應最大；伏安法測燈泡功率需要使用電流表測量電路電流．

解答：解：
（1）由圖知：電壓表選擇的是0～3V量程，對應的分度值為0.1V，此時的示數為1.2V；
（2）當電壓表示數為2V時，電阻箱兩端的電壓是12V-2V=10V；
由實驗數據知，此時電阻箱接入電路的電阻為20Ω，所以電路電流為I=

U

R

=

10V

20Ω

=0.5A；
（3）當燈泡兩端電壓為額定電壓4V時，電阻箱兩端的電壓是12V-4V=8V；
由實驗數據知，此時電阻箱接入電路的電阻為10Ω，所以電路電流為I_額=

U

R

=

8V

10Ω

=0.8A，
所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=4V×0.8A=3.2W；
（4）因為燈泡與電阻箱串聯在電路中，由實驗數據知，從左到右，電阻箱接入電路電阻是增大的，所以兩端電壓是身高的，即燈泡兩端電壓是降低的，但第6次的電壓比第5次高，所以這個電壓是錯誤的；
為保護電路，閉合開關之前，變阻器接入電路電阻應最大，由實驗數據變化規律知，閉合開關時電阻箱接入電路的電阻較小，容易燒壞燈泡，違反電學安全操作規范；
此實驗方法與傳統的伏安法測功率相比，不需要電流表，也能得到電路電流．
故答案為：
（1）1.2；
（2）10；0.5；
（3）3.2；
（4）6；閉合開關前電阻箱接入電路的電阻不是最大；不用電流表測量電路電流．

點評：此題在不需要電流表的情況下，測量燈泡的額定功率，借助的是串聯電路的特點、歐姆定律、最重要的是電阻箱每次接入電路的電阻已知，綜合性較強，有一定的難度．