Question

如圖所示，將“測小燈泡的電功率”實驗裝置改為“測量定值電阻的電功率”，實驗室提供下列器材：電流表、電壓表、滑動變阻器（阻值0～20Ω）、阻值為6Ω的待測電阻R（電阻不隨溫度變化）、電源E（電壓4.5V并保持不變）、開關(guān)S及導(dǎo)線若干．

（1）由電路圖和實驗室提供的器材可判斷，實驗時通過電阻R的最小電流約為

0.17

A；加在電阻兩端的最大電壓為

4.5

V；
（2）小明按電路圖甲連接好電路后進行實驗，發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)時電壓表無示數(shù)，經(jīng)查明只有一處故障，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(guān)、電壓表、電流表、導(dǎo)線及其連接都完好時，小明結(jié)合前面的觀察，就可判斷出電路的故障：
如果小明再觀察到電流表無示數(shù)，則故障是

滑動變阻器

斷路；
如果小明再觀察到電流表有示數(shù)，則故障是

定值電阻R

短路．（選填“定值電阻R”、“滑動變阻器”）
（3）排除故障后，小明繼續(xù)進行實驗，測得其中一組數(shù)據(jù)中電流表示數(shù)如圖（乙）所示，那么此時定值電阻的實際功率為

0.96

W．
（4）在對變阻器滑片處于不同位置時的測量數(shù)據(jù)進行記錄和處理時，同組的小強設(shè)計了如下表格．你認為這張表格的設(shè)計是

不合理

（選填“合理”、“不合理”）的．

次數(shù)	U/V	I/A	P/W	平均值P/W
1
2
3

（5）實驗結(jié)束后老師提出一個疑問：若實驗中所選電流表的量程為0～0.6A、電壓表的量程為0～3V，實驗要求測量時通過定值電阻的電流至少為電流表滿刻度的三分之一，則測出的定值電阻的功率范圍只能是

0.24W～1.5W

．

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，當滑動變阻器阻值全部接入電路時，電路電流最小，由歐姆定律可以求出最小電流；當滑動變阻器接入電路的阻值為零時，燈泡兩端的電壓最大，等于電源電壓．
（2）電路故障有兩種：斷路或短路；電流表沒有示數(shù)，說明電路斷路，電壓表沒有示數(shù)，說明斷路位置在電壓表并聯(lián)電路之外；電流表有示數(shù)，說明電路不存在斷路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的電阻短路．
（3）由圖乙所示電流表確定電流表量程與最小分度值，讀出電流示數(shù)，由電功率公式求出電阻的功率．
（4）在不同電壓下，電阻的功不同，求不同功率的平均值沒有意義，據(jù)此分析表格設(shè)計是否正確．
（5）根據(jù)題意，由電功率公式P=I²R求出電阻的功率范圍．

解答：解：（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

R+R滑最大

=

4.5V

6Ω+20Ω

≈0.17A；當滑動變阻器接入電路的阻值為零時，
加在定值電阻兩端的電壓最大，等于電源電壓，為4.5V；
（2）電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)，電路斷路，斷路位置在滑動變阻器處，即：滑動變阻器斷路；
電流表有示數(shù)，電路不存在斷路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的電阻短路；
（3）由圖乙知，電流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.4A，
電阻實際功率P=I²R=（0.4A）×6Ω=0.96W；
（4）在不同電壓下，電阻的功不同，求不同功率的平均值沒有意義，
表格中求電阻平均功率的做法是錯誤，表格設(shè)計部合理；
（5）電阻阻值R=6Ω，
由題意知流過電阻的最小電流I_最小=

1

3

×0.6A=0.2A，
電阻最小功率P_最小=（0.2A）²×6Ω=0.24W；
電阻兩端最大電壓等于電壓表量程3V，
此時電路電流I=

U

R

=

3V

6Ω

=0.5A＜0.6A，
此時電阻消耗的功率最大P_最大=

U2

R

=

(3V)2

6Ω

=1.5W，
因此電阻消耗的功率范圍是0.24W～1.5W．
故答案為：（1）0.17；4.5；（2）滑動變阻器；定值電阻R；（3）0.96；（4）不合理；（5）0.24W～1.5W．

點評：本題考查了電路故障分析、電流表讀數(shù)、求電阻功率、分析實驗記錄表格設(shè)計是否合理、求電阻功率的范圍，這是實驗的�？純�(nèi)容，一定要掌握．讀出電流表示數(shù)，由歐姆定律求出電阻阻值，根據(jù)題意確定流過電阻的最大與最小電流，是解最后一問的關(guān)鍵．