Question

某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)．被測(cè)小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān)各一只，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的電路如圖所示：
（1）電壓表應(yīng)選用

 

擋，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

 

（選填R₁、R₂、R₃）；
（2）實(shí)驗(yàn)電路接好后，合上開(kāi)關(guān)時(shí)，部分同學(xué)發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障，主要有下表所列的兩種情況，請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)象和檢測(cè)結(jié)果指出故障的可能原因：

故 障 現(xiàn) 象	檢    測(cè)	故 障 原 因
燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動(dòng)滑動(dòng)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(wú)示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變

（3）下表為某小組的實(shí)驗(yàn)記錄分析表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額= 1.08+1.52+1.89 3 =1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認(rèn)為該小組數(shù)據(jù)處理過(guò)程有誤，你認(rèn)為正確測(cè)量結(jié)果P_額=

 

W．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器．
（2）①燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，說(shuō)明電路電阻太大；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變說(shuō)明滑動(dòng)變阻器不能改變電路電阻，即滑動(dòng)變阻器全部接入電路．
②燈泡不亮，燈泡斷路、或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路；電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路存在斷路；電壓表示數(shù)較大，說(shuō)明電壓表與電源兩端連接，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路，綜合分析可知電路故障原因．
（3）燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，不能把不同電壓下燈泡實(shí)際功率的平均值作為額定功率．

解答：解：（1）燈泡額定電壓是3.8V＞3V，因此電壓表應(yīng)選擇0～15V量程；
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約為I=

UL額

RL

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

≈5.8Ω＞5Ω，
因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂（10Ω  0.5A）；
（2））①燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變，故障原因是：滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱．
②燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無(wú)示數(shù)，取下燈泡，兩表的示數(shù)不變，故障原因是：燈泡斷路．

故 障 現(xiàn) 象	檢    測(cè)	故 障 原 因
燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變	滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱
燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無(wú)示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變	燈泡斷路

（3）由表格可知，該小組把燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率的平均值作為燈泡額定功率，這是錯(cuò)誤的，
由表中數(shù)據(jù)可知，燈泡在額定電壓3.8V下的功率是1.52W，因此燈泡的額定功率是1.52W．
故答案為：（1）0～15V；R₂；（2）如上表所示；（3）1.52．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了選擇電壓表量程、選擇滑動(dòng)變阻器、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)燈泡額定電壓選擇電壓表量程，根據(jù)燈泡正常工作時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．