Question

運用如圖（a）所示的實驗器材做測小燈泡功率的實驗，其中小燈泡標有“3.8V”的字樣、燈絲電阻約為10Ω左右．請完成或回答以下問題．
（1）補畫導線，把圖（a）中的器材連接成實驗電路，要求導線不交叉，且滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮；
（2）在連接電路前，應先將開關

 

，并將滑動變阻器的滑片P移到

 

端；（選填“A或B”）
（3）電路連好后閉合開關，發現小燈泡兩端電壓為2.5V，這時小燈泡的亮度

 

（較亮、較暗），為使小燈泡正常發光，應將滑片P應向

 

端移動；（選填“A或B”）
（4）小燈泡正常發光時，電流表的指示如圖（b），其示數為

 

A，則小燈泡額定功率為

 

W；

（5）由實驗數據可知，小燈泡正常發光時的燈絲電阻為

 

Ω．（結果保留一位小數點）
（6）某同學連接好電路后閉合開關，發現電流表指針向左偏轉，其原因是：

 

；
（7）某同學的實驗記錄和有關計算如下表所示：

實驗序號	電壓（V）	電流（A）	電功率（W）	額定功率（W）
1	3.0	0.25	0.75	1.07
2	3.8	0.3	1.14
3	4.1	0.32	1.31

從表格設計和有關數據看，該同學所犯的錯誤是：

 

．
針對他的錯誤，你認為正確的結果是：

 

．
（8）若實驗器材中電壓表0～15V的量程不靈，而0～3V的量程正常，電源電壓為6V，在這樣的前提下，可以用什么辦法測出小燈泡的額定功率？請在圖方框中畫出這種情況下的實驗電路圖．

Answer 1

分析：（1）將小燈泡標的額定電壓與電壓表的小量程進行比較，就可確定電壓表的量程；根據燈泡的額定電壓和電阻可求其額定電流，然后將其與電流表0.6A量程進行比較，就可確定電流表的量程；滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮，所以滑動變阻器的下接線柱應接B；
（2）為了保護電路，在接線過程中，開關應斷開；在閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處；
（3）將燈泡的實際電壓與其額定電壓比較，就可得出燈泡的實際功率與額定功率的大小關系，從而判斷燈泡的發光亮度；為使小燈泡正常發光，應增大電流，減小電阻，就應將滑動變阻器的滑片P向B端移動；
（4）小燈泡正常發光，所以U_額=U_實=3.8V，由電流表指針位置可讀出電路中電流，根據P=UI可求功率；
（5）根據R=

U

I

可求電阻；
（6）電流表指針向左偏轉，說明電流表“+”、“-”接線柱接反了；
（7）額定功率是指燈泡兩端電壓等于額定電壓時的功率，是固定不變的；
（8）根據電源電壓和燈泡的額定電壓可求變阻器兩端電壓，將其與3V進行比較，若變阻器兩端電壓小于3V，就可將電壓表與變阻器并聯；

解答：解：（1）∵U_額=3.8V，∴電壓表量程為0～15V；
        又∵燈泡額定電流約為I_額=

U額

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A＜0.6A，電流表量程為0～0.6A；
       而滑動變阻器的滑片P向右滑動時燈泡變亮，所以滑動變阻器的下接線柱應接B．
    （2）為了保護電路，在接線過程中，開關應斷開，以避免因接線錯誤造成短路將電源燒壞；
     同理為了避免電路中電阻過小而燒壞電源或電表，在閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應移到阻值最大處，
      故應將滑動變阻器的滑片P移到A端．
    （3）∵U_實=2.5V＜3.8V，∴P_實＜P_額，燈泡發光變暗；
          所以為使小燈泡正常發光，應增大電流，使燈泡兩端電壓等于額定電壓，
          故應將滑動變阻器的滑片P向B端移動．
    （4）∵小燈泡正常發光，∴U_實=U_額=3.8V，
         又∵電流表選用0.6A量程，∴I_額=0.32A，
         故P_額=U_額I_額=3.8V×0.32A=1.216W．
    （5）根據R=

U

I

可得，R=

U額

I額

=

3.8V

0.32A

=11.9Ω．
    （6）電流表指針向左偏轉，說明電流表“+”、“-”接線柱接反了．
    （7）額定功率是指燈泡兩端電壓等于額定電壓時的功率，當燈泡兩端電壓不等于額定電壓時，根據P=UI求出的功率不是額定功率，所以不能通過求功率平均值的方法來求燈泡的額定功率；
        故燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=3.8V×0.3A=1.14W．
    （8）燈泡與變阻器串聯且U_額=3.8V，U_總=6V，根據串聯電路中電壓的特點，變阻器兩端電壓U=U_總-U_額=2.2V，
       所以當變阻器兩端電壓等于2.2V時，燈泡正常發光，
       故可將電壓表與變阻器并聯．
故答案為：
（1）如圖所示
；
（2）斷開、A；
（3）較暗、B；
（4）0.32、1.216；
（5）11.9；
（6）電流“+”“-”接線柱接反了；
（7）額定功率不等于功率的平均值、1.14W；
（8）

點評：本題考查了電壓表、電流表和滑動變阻器的使用方法及用伏安法測燈泡的額定功率．只有當燈泡兩端的實際電壓等于其額定電壓時，燈泡才會正常發光，額定功率等于其實際功率．