Question

某班同學到實驗室做“測定小燈泡額定功率”的實驗．被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A  0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）、開關各一只，導線若干，滑動變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同學們設計的電路如圖所示：
（1）電壓表應選用

 

擋，滑動變阻器應選用

 

（選填R₁、R₂、R₃）；
（2）實驗電路接好后，合上開關時，部分同學發現電路出現故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據現象和檢測結果指出故障的可能原因：

故 障 現 象	檢    測	故 障 原 因
燈泡較暗、兩表的示數均較小	移動滑動變阻器滑片，現象不變
燈泡不亮、電壓表示數較大、電流表無示數	取下燈泡，兩表的示數不變

（3）下表為某小組的實驗記錄分析表：

實驗序號	電壓表示數/V	電流表示數/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額= 1.08+1.52+1.89 3 =1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認為該小組數據處理過程有誤，你認為正確測量結果P_額=

 

W．

Answer 1

分析：（1）根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；求出燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后根據該阻值選擇滑動變阻器．
（2）①燈泡較暗、兩表的示數均較小，說明電路電阻太大；移動滑動變阻器滑片，現象不變說明滑動變阻器不能改變電路電阻，即滑動變阻器全部接入電路．
②燈泡不亮，燈泡斷路、或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路；電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表示數較大，說明電壓表與電源兩端連接，電壓表并聯電路之外不存在斷路，綜合分析可知電路故障原因．
（3）燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，不能把不同電壓下燈泡實際功率的平均值作為額定功率．

解答：解：（1）燈泡額定電壓是3.8V＞3V，因此電壓表應選擇0～15V量程；
燈泡正常發光時的電流約為I=

UL額

RL

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值為R=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

≈5.8Ω＞5Ω，
因此滑動變阻器應選R₂（10Ω  0.5A）；
（2））①燈泡較暗、兩表的示數均較小，移動滑動變阻器滑片，現象不變，故障原因是：滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱．
②燈泡不亮、電壓表示數較大、電流表無示數，取下燈泡，兩表的示數不變，故障原因是：燈泡斷路．

故 障 現 象	檢    測	故 障 原 因
燈泡較暗、兩表的示數均較小	移動滑動變阻器滑片，現象不變	滑動變阻器同時接到下面兩個接線柱
燈泡不亮、電壓表示數較大、電流表無示數	取下燈泡，兩表的示數不變	燈泡斷路

（3）由表格可知，該小組把燈泡在不同電壓下的實際功率的平均值作為燈泡額定功率，這是錯誤的，
由表中數據可知，燈泡在額定電壓3.8V下的功率是1.52W，因此燈泡的額定功率是1.52W．
故答案為：（1）0～15V；R₂；（2）如上表所示；（3）1.52．

點評：本題考查了選擇電壓表量程、選擇滑動變阻器、實驗數據分析等問題，應根據燈泡額定電壓選擇電壓表量程，根據燈泡正常工作時滑動變阻器接入電路的阻值選擇滑動變阻器的規格．