Question

18．為測量一只標(biāo)有“6V  0.3A”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)，“l(fā)OΩ 2A”和“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器各一只，電源（電壓為12V）一個(gè)，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干，小組同學(xué)通過討論、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)以筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實(shí)物連接起來．
（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，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因可能是小燈泡斷路了．
（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	7.5	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)計(jì)功率的平均值欄無意義．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表量程，根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，求出燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，選擇滑動(dòng)變阻器；
根據(jù)電路圖甲連接乙圖實(shí)物；
（2）由正確定的電表量程選擇和燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器連入阻值，分析判斷兩位同學(xué)選擇的器材的不合理之處；
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，可能是電路出現(xiàn)了斷路，再由電壓表有示數(shù)分析判斷故障原因；
（4）燈泡在不同電壓下，電流不同，實(shí)際功率不同，根據(jù)表格設(shè)計(jì)情況分析判斷．

解答 解：
（1）由題知，燈泡額定電壓是6V，電壓表選0～15V量程，燈泡額定電流是0.3A，電流表選0～0.6A量程；
燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓U_滑=U-U_L=12V-6V=6V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選50Ω 1A．故乙同學(xué)的觀點(diǎn)是合理的；
由圖甲知，電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，實(shí)物連接如圖所示：
；
（2）由（1）計(jì)算知，甲同學(xué)選用“10Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器，總電阻小于30Ω，滑動(dòng)變阻器阻值過小，這樣小燈泡的實(shí)際電壓總是超過其額定電壓，燈泡有可能燒壞；
丙同學(xué)電壓表選用小量程，量程過小，無法指示小燈泡的額定電壓，要使燈光正常發(fā)光會(huì)燒壞電壓表；
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，可能是電路出現(xiàn)了斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源間是通路，所以故障原因可能是小燈泡斷路了；
（4）因?yàn)闊襞菰诓煌�電壓下的�?shí)際功率不同，因此計(jì)算功率的平均值是沒有意義的，故表格設(shè)計(jì)不合理；
故答案為：（1）乙；見上圖；
（2）甲同學(xué)：滑動(dòng)變阻器阻值過小，小燈泡的實(shí)際電壓總是超過其額定電壓，燈泡有可能燒壞；
丙同學(xué)：電壓表選用量程過小，無法指示小燈泡的額定電壓，要使燈光正常發(fā)光會(huì)燒壞電壓表；
（3）小燈泡斷路了；
（4）不合理；設(shè)計(jì)功率的平均值欄無意義．

點(diǎn)評(píng) 此題是測量小燈泡的功率實(shí)驗(yàn)，考查了器材選擇、電路的連接、表格設(shè)計(jì)是否合理以及數(shù)據(jù)分析等，交流評(píng)估的過程就是要找出實(shí)驗(yàn)的不足或不合理之處．