Question

3．“伏安法”測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)所用的小燈燈泡及實(shí)驗(yàn)器材完全相同，估計(jì)小燈泡的額定功率約為1.5W左右．他們分別連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，兩只滑動(dòng)變阻器的滑片都恰好在中點(diǎn)上（即變阻器接入電路的電阻為5Ω）電流表所選用的量程都是0～0.6A．而兩位同學(xué)觀察到電壓表的示數(shù)卻不同，如圖所示．

（1）請(qǐng)畫出甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）甲同學(xué)電壓表所選用的量程是0～3V．
（3）小燈泡的額定功率是0.3A，額定功率是1.35W．

Answer 1

分析 （1）和（2）根據(jù)小燈的額定功率在1.5瓦左右，電流表接在0～0.6安量程上，分析可知甲電壓表選擇的是0～3V量程，并且測(cè)量的不是小燈泡兩端的電壓，更不是電源電壓，而是滑動(dòng)變阻器的電壓；乙電壓表選擇的是0～15V量程，并且測(cè)量的是小燈泡兩端的電壓．
（3）根據(jù)（2）的分析結(jié)合電壓表的示數(shù)圖可知，甲電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，乙電壓表測(cè)量的是小燈泡兩端的電壓；然后運(yùn)用歐姆定律公式I=$\frac{U}{R}$和電功率公式P=UI計(jì)算出小燈泡的電功率．

解答 解：（1）甲、乙兩位同學(xué)所用的小燈燈泡及實(shí)驗(yàn)器材完全相同，由于兩位同學(xué)觀察到電壓表的示數(shù)不同，則電壓表測(cè)量的電壓不是同一個(gè)用電器兩端的電壓；
電路中的甲同學(xué)的電壓表的示數(shù)可能為：1.5V或7.5V，乙同學(xué)的電壓表的示數(shù)可能為：0.9V或4.5V；
若甲同學(xué)的電壓表測(cè)量的是小燈泡兩端的電壓；
則當(dāng)小燈泡兩端的電壓為1.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為4.5V，則電路中的電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V}{5Ω}$=0.9A；
當(dāng)小燈泡兩端的電壓為7.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為0.9V，則電路中的電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{0.9V}{5Ω}$=0.4A，此時(shí)小燈泡的額定功率為P=UI=7.5V×0.4A=3W．
由于小燈的額定功率在1.5瓦左右，電流表所選用的量程都是0～0.6A．
所以，電路中的甲同學(xué)的電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，乙電壓表測(cè)量的是小燈泡兩端的電壓；
根據(jù)分析可知電路圖如下：

（2）由于乙同學(xué)的電壓表測(cè)量的是小燈泡兩端的電壓；
則當(dāng)小燈泡兩端的電壓為0.9V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為7.5V，則電路中的電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{7.5V}{5Ω}$=1.5A＞0.6A；
由于電流表所選用的量程都是0～0.6A．
所以乙同學(xué)的電壓表量程不能為0～3V，應(yīng)是0～15V；則甲同學(xué)電壓表所選用的量程是0～3V；
（3）由上分析可知：滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是U_滑=1.5V，小燈泡兩端的電壓為U_L=4.5V；此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值R_滑=5Ω，因?yàn)樾�燈泡和滑�?dòng)變阻器串聯(lián)，所以燈泡額定電流I_額=I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，
則此時(shí)小燈泡的額定功率為P=UI=4.5V×0.3A=1.35W．
故答案為：（1）如上圖；（2）0～3；（3）0.3；1.35．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表的讀數(shù)，能根據(jù)題目中給出的已知條件對(duì)電路做出準(zhǔn)確的分析和判斷，并對(duì)問(wèn)題做出正確解答．