Question

13．為測(cè)量一只標(biāo)有“6V0.3A”小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室備有：電壓表（量程0～3V、0～15V）一個(gè)、電流表（量程0～0.6A、0～3A）一個(gè)、“10Ω  2A”和“50Ω  1A”的滑動(dòng)變阻器各一只，電源（電壓為12V）一個(gè)，開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線(xiàn)若干，小組同學(xué)通過(guò)討論、交流，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，在根據(jù)實(shí)驗(yàn)電流圖選用實(shí)驗(yàn)器材連接實(shí)物電路時(shí)，同組的三位同學(xué)產(chǎn)生了分歧．

甲同學(xué)：電壓表選用大量程，電流表選用小量程，滑動(dòng)變阻器選用“10Ω  2A”的．
乙同學(xué)：電壓表選用大量程，電流表選用小量程，滑動(dòng)變阻器選用“50Ω  1A”的．
丙同學(xué)：電壓表、電流表都選用小量程，滑動(dòng)變阻器選用“50Ω  1A”的．
（1）你認(rèn)為同學(xué)乙（選填“甲”、“乙”、或“丙”）的觀點(diǎn)是合理的？請(qǐng)以筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將圖乙中的實(shí)物連接起來(lái)．
（2）請(qǐng)你對(duì)其他兩位同學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估．
（3）連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片得到了一組電壓和電流的數(shù)據(jù)，并填入設(shè)計(jì)的表格

次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	平均電功率P/W
1	4.8	0.25
2	6	0.3
3	7.2	0.32

這種表格設(shè)計(jì)是否合理？答：不合理（選填“合理”或“不合理”）；理由是設(shè)置了平均電功率一欄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓、電流及電源電壓，利用串聯(lián)電路的規(guī)律，計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)所接滑動(dòng)變阻器的最小阻值，然后可知哪位同學(xué)的觀點(diǎn)是合理的；對(duì)照電路圖連接實(shí)物圖；
（2）針對(duì)甲、丙同學(xué)選擇的電壓表量程，電流表量程，以及滑動(dòng)變阻器的規(guī)格進(jìn)行評(píng)估；
（3）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，可能是電路斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源是連通的，則與電壓表并聯(lián)的支路之外電路是連通的，綜上，則出現(xiàn)故障的原因可能是：燈泡斷路；
（4）根據(jù)不同電壓下的電功率是不同的作答．

解答 解：（1）燈泡的規(guī)格是“6V  0.3A”，所以燈泡的額定電壓為6V，所以電壓表應(yīng)選擇0～15V的量程； 
燈泡的額定電流為0.3A，電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程；
電源電壓為12V，燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓應(yīng)為U_滑=12V-6V=6V；
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{6V}{0.3A}$=20Ω＞10Ω，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇規(guī)格是“50Ω 1A”；
因此乙同學(xué)的觀點(diǎn)是合理的；
根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，可以根據(jù)電流流向法，從電源的正極經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表回負(fù)極，電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，如下圖所示：

（2）由計(jì)算可得，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇規(guī)格是“50Ω 1A”的．
甲同學(xué)：選用“10Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器阻值過(guò)小，即使變阻器全部電阻連入電路中，分得的電壓也較小，小燈泡的實(shí)際電壓總要超過(guò)額定電壓，因此小燈泡可能燒壞；
丙同學(xué)：燈泡的規(guī)格是“6V  0.3A”，所以燈泡的額定電壓為6V，而丙同學(xué)選擇電壓表的小量程時(shí)，超過(guò)電壓表的量程，電壓表可能損壞；
（3）經(jīng)分析，連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因可能是燈泡斷路；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，通過(guò)燈的電流隨電壓的增大而增大，由P=UI知，燈的電功率隨電壓的增大而增大，不同電壓下的電功率是不同的，因此將不同電壓下的電功率取平均值是沒(méi)有意義的，是不合理的；
故答案為：
（1）乙；電路圖的連接如上圖所示；
（2）甲同學(xué)：滑動(dòng)變阻器阻值過(guò)小，小燈泡的實(shí)際電壓總要超過(guò)額定電壓，因此小燈泡可能燒壞；
丙同學(xué)：選擇的電壓表量程過(guò)小，實(shí)際電壓超過(guò)電壓表的量程，電壓表可能損壞；
（3）燈泡斷路；
（4）不合理；設(shè)置了平均電功率一欄．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡的額定功率，主要考查學(xué)生的評(píng)估能力及數(shù)據(jù)處理能力，有一定難度，也是當(dāng)前的熱點(diǎn)題型．