Question

小華和小芳合作做“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)．小燈泡標(biāo)有3.8V的字樣，燈絲的電阻約為12Ω．
實(shí)驗(yàn)器材：電源（6V）、電壓表（ 0-3-15V ）、電流表（ 0-0.6-3A ）、滑動(dòng)變阻器（ 0-10Ω ）、開關(guān)、導(dǎo)線若干．
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，小華畫出了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，幫助小芳完成圖所示的實(shí)物連接圖．
（2）實(shí)驗(yàn)中，小華發(fā)現(xiàn)電壓表的0-15V量程壞了，其它器材完好．請(qǐng)你幫助小華重新設(shè)計(jì)電路，在虛線框內(nèi)畫出電路圖．
（3）重新連接電路．閉合開關(guān)S后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表的示數(shù)為

 

 V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．此時(shí)電流表的示數(shù)如圖所示，則小燈泡的額定功率為

 

 W，燈絲電阻為

 

Ω．
（4）小芳移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，又做了兩次實(shí)驗(yàn)，得到兩組數(shù)據(jù)后，計(jì)算出小燈泡電功率的平均值．你認(rèn)為小芳的做法是否合理？理由是：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電路圖畫實(shí)物圖，從電源正極開始，依次串聯(lián)各元件，最后把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
連接過程中，注意電壓表、電流表的量程，正負(fù)接線柱，連接方式．
注意滑動(dòng)變阻器選擇一上一下與電路圖中接入的部分對(duì)應(yīng)．
（2）電壓表0～15V量程損壞，0～3V量程完好，燈泡電壓為3.8V時(shí)，電源電壓為6V，滑動(dòng)變阻器電壓為2.2V，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓．
（3）電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為2.2V時(shí)，燈泡電壓為3.8V，燈泡正常工作．
電流表的讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少．
知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．根據(jù)R=

U

I

計(jì)算電阻．
（4）測(cè)燈泡的額定電功率，燈泡一定在額定電壓下工作，燈泡兩端的電壓變化時(shí)，燈泡的功率為實(shí)際功率．
求實(shí)際功率的平均值為燈泡的額定功率是錯(cuò)誤的．

解答：解：（1）燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V量程．
電路最大電流為：I=

U

R

=

3.8V

12Ω

=0.32A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程．
滑動(dòng)變阻器與電路圖中相對(duì)應(yīng)，接右半段，接右下端接線柱．
從電源正極出發(fā)，依次經(jīng)燈泡、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)到電源負(fù)極，補(bǔ)全電流路徑，電壓表與燈泡并聯(lián)．如圖．
 
（2）電壓表0～15V量程損壞，只有0～3V量程．
燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：U'=U_總-U=6V-3.8V=2.2V．電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端．如圖．

（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，燈泡正常工作．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個(gè)大格代表0.2A，每一個(gè)小格代表0.02A，電流為0.38A．
P=UI'=3.8V×0.38A=1.444W．
R'=

U

I′

=

3.8V

0.38A

=10Ω．
（4）燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，在其它電壓下的功率為實(shí)際功率，求實(shí)際功率的平均值作為額定功率是無實(shí)際物理意義的．
故答案為：（1）如實(shí)物圖；（2）如電路圖；（3）2.2；1.444；10；
（4）小燈泡兩端的電壓為額定電壓時(shí)，其功率為額定功率．電壓發(fā)生變化時(shí)，小燈泡的功率為實(shí)際功率，取平均值無實(shí)際物理意義．

點(diǎn)評(píng)：物理測(cè)量中，物體長度，定值電阻等，采用多次測(cè)量求平均值減小誤差．
燈絲電阻，采用多次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)燈絲電阻與溫度的關(guān)系．
探究平面鏡成像和杠桿平衡時(shí)，采用多次測(cè)量，使結(jié)論具有普遍性．
燈泡的額定功率只能是額定電壓下的功率，不能進(jìn)行多次測(cè)量．