Question

某班同學在實驗室做“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(guān)各一只，導線若干，滑動變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  0.3A），同學們設(shè)計的電路如圖所示：
（1）電壓表應選用______檔，滑動變阻器應選用______（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．
（2）實驗電路接好后，合上開關(guān)時，部分同學發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據(jù)現(xiàn)象和檢測結(jié)果指出故障的可能原因．

故障現(xiàn)象	檢  測	故障原因
燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變
燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)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(shù)U/V	電流表示數(shù)I/A	功率P/W	額定功率P額/W
1	3.0	0.36	1.08	=1.50
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認為該小組數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認為正確測量結(jié)果P_額=______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)電壓表的測量值確定電壓表的量程；根據(jù)串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出滑動變阻器阻值，確定選用哪個滑動變阻器．
（2）根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（3）不同電壓下燈泡的功率不同，燈泡的額定功率是電壓為額定電壓時的功率，不能把不同電壓下的功率的平均值作為額定功率．
解答：解：（1）燈泡額定電壓為3.8V，大于3V量程，要測燈泡的額定電壓，電壓表應用15V量程．
當燈泡電壓為額定電壓U_燈=3.8V，電路電流I===0.38A，滑動變阻器電壓U_滑=U-U_燈=6V-3.8V=2.2V，滑動變阻器阻值R==≈5.8Ω，應選擇滑動變阻器R₂．
（2）燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，電路電阻較��；移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變，滑動變阻器電阻全部接入電路，即滑動變阻器接入電路的是下面兩個接線柱；
燈泡不亮，燈泡斷路或短路，或燈泡之外電路斷路；電流表無示數(shù)，電路斷路；電壓表示數(shù)較大，電壓表與電源連接；取下燈泡，兩表的示數(shù)不變，因此，小燈泡斷路．
（3）不同電壓下燈泡的功率不同，燈泡的額定功率是電壓為額定電壓時的功率，取不同電壓下的功率的平均值作為額定功率是錯誤的．由表知，電壓為額定電壓3.8V時的功率，即：額定功率是1.52W．
故答案為：（1）0～15V； R₂．（2）滑動變阻器接入電路的是下面兩個接線柱；燈泡L斷路．（3）1.52W．
點評：1、電路故障一般有斷路與短路兩種情況，如果電路閉合后電路中無電流（電流表無示數(shù)）說明電路斷路；如果電路有電流但電流明顯超出正常值，說明電路短路．
2、實驗器材的選擇原則：①安全性原則：所選器材應保證電路安全，電阻阻值不能太小、電壓表量程與電流表量程不應太小，電源電壓不要太大，以免損壞電路元件．
②精確性原則：所選電壓表、電流表量程要合適，不要太大，方便讀數(shù)，減小讀數(shù)誤差，使測量值更準確．
③方便操作 在保證安全的前提下，滑動變阻器的阻值盡可能小些，方便操作．
④經(jīng)濟性原則 使電路消耗的功率盡可能地小．