Question

小明按如圖所示電路圖做“測量燈泡的電功率”的實驗．實驗室可提供下列器材：
A．電流表   B．電壓表   C．滑動變阻器R（阻值0?20Ω）
D．電阻為6Ω的待測燈泡L（電阻不隨溫度變化）
E．電源E（電壓4.5V并保持不變）   F．開關S及導線若干
（1）請你用筆畫線代替導線將電路連接完整（導線不得交叉）；（2分）

（2）在連接電路時開關應

斷開

，滑動變阻器的滑片應放在

B

（選填“A”或“B”）端；
（3）根據電路圖和實驗室提供的器材，可判斷出：實驗時通過燈泡的最小電流為

0.173

A；
（4）若小明所選電壓表的量程為0?3V、電流表的量程為0?0.6A，實驗要求測量時通過燈泡的電流至少為電流表滿刻度的三分之一，則測出的燈泡的功率范圍只能是

0.24W～1.5W

．
（5）排除故障后，小明繼續進行實驗，在對測量數據的記錄和處理時，他設計了如下表格．你認為這張表格的設計是

錯誤

（正確/錯誤）的．

次數	U/V	I/A	P/W	平均值P/W
1
2
3

Answer 1

分析：（1）電壓表與燈泡并聯，測其兩端的電壓；根據電壓表的量程結合歐姆定律得出燈泡的最大電流確定電流表的量程，且與燈泡串聯；滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中．
（2）為了保護電路，在連接電路時應使開關斷開，滑動變阻器處于最大阻值狀態．
（3）由電路圖可知，當滑動變阻器接入電路的電阻最大時，電路中的電流最小，根據電阻的串聯特點和歐姆定律求出通過燈泡的最小電流．
（4）當電壓表為滿量程的

1

3

時，電流表的指針是否在

1

3

量程以上．如果電流表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電壓表示數為燈泡的最小電壓，根據P=UI能計算燈泡的最小功率，否則不符合要求．
當電流表為滿量程的

1

3

時，電壓表的指針是否在

1

3

量程以上．如果電壓表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電流表示數為燈泡的最小電流，根據P=UI能計算燈泡的最小功率，否則不符合要求．
當電壓表為滿量程時，電流表的指針是否在13量程以上．如果電流表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電壓表示數為燈泡的最大電壓，根據P=UI能計算燈泡的最大功率，否則不符合要求．
當電流表為滿量程時，電壓表的指針是否在

1

3

量程以上．如果電壓表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電流表示數為燈泡的最大電流，根據P=UI能計算燈泡的最大功率，否則不符合要求．
（5）燈泡兩端電壓增大，電流增大，功率增大，設計功率的平均值是錯誤的．

解答：解：（1）電壓表與燈泡并聯，由電路圖可知其量程為0～3V，所以燈泡兩端的最大電壓為3V；
根據歐姆定律可得燈泡的最大電流為

3V

6Ω

=0.5A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A；
滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中；如下圖所示：

（2）為防止發生短路現象燒壞電路原件，連接電路時，開關應處于斷開狀態；
閉合開關前，應使滑動變阻器的阻值處于最大阻值B端．
（3）當滑動變阻器的滑片P位于B端時，電路電阻最大為：R=R'+R_L=6Ω+20Ω=26Ω，
所以電路最小電流為：I=

U

R

=

4.5V

26Ω

≈0.173A．
（4）當燈泡兩端電壓為1V時（

1

3

量程），燈泡電流為：I₁=

U1

RL

=

1V

6Ω

≈0.16A＜0.2A（

1

3

量程），不符合題意．
當燈泡中的電流為0.2A時（

1

3

量程），燈泡電流為U₁′=I₁′R_L=0.2A×6Ω=1.2V＞1V（

1

3

量程），符合題意，
所以，0.2A為燈泡的最小電流，
燈泡的最小功率為：P₁=U₁′I₁′=1.2V×0.2A=0.24W．
當燈泡中的電流為0.6A時（滿量程），燈泡電壓為：U₂′=I₂′R_L=0.6A×6Ω=3.6V＞3V（滿量程），不符合題意．
當燈泡中的電壓為3V時（滿量程），燈泡電流為：I₂=

U2

RL

=

3V

6Ω

=0.5A＜0.6A（滿量程），
所以3V為燈泡的最大電壓，
燈泡的最大功率為：P₂=U₂I₂=3V×0.5A=1.5W．
故燈泡的功率范圍為0.24W～1.5W．   
（5）燈泡電壓增大，電流增大，功率增大，設計功率的平均值一欄是錯誤的．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）斷開；B；
（3）0.173；
（4）0.24W～1.5W；
（5）錯誤．

點評：對于移動滑片求電路中電流范圍、燈泡電壓變化范圍、燈泡功率范圍的問題，既要照顧到電流表，又要照顧到電壓表，都在要求的范圍內．當電流表合適時，求出電壓表的范圍，當電壓表合適時，求出電流表的范圍，兼顧電壓表和電流表是很難的問題．