Question

甲、乙兩位同學做“測定小燈泡的額定功率”實驗中，待測小燈泡上標有“3.8V”字樣，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣，所有器材均完好．他們正確連接電路并操作，當閉合電鍵時，電流表的示數為0.18安，電壓表的示數為2.4伏．當他們把滑動變阻器的滑片P移到某一位置時，發現電壓表的指針偏轉到了最大刻度處．關于接下去如何進行實驗，兩位同學產生了分歧．甲同學認為：應該對實驗電路進行調整．乙同學認為：應該將電壓表的量程進行調整．于是兩個同學分別先后進行實驗．
當甲同學調節小燈泡正常發光時，滑動變阻器的滑片P恰好在中點位置處．
當乙同學調節小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖16所示；
（1）甲、乙兩位同學判斷小燈泡是否正常發光的依據有什么不同？______．
（2）甲同學測得小燈泡的額定功率是______瓦．
（3）乙同學測得小燈泡的額定功率是______瓦．
（4）對甲、乙兩位同學的測量結果，你認為______同學的測量結果更準確．

Answer 1

解：（1）由題意知，閉合電鍵前，滑動變阻器接入電路阻值最大，閉合電鍵U_燈=2.4V，I=0.18A，電源電壓U=U_燈+IR_滑=2.4V+0.18A×20Ω=6.0V；
當燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓U滑=6V-3.8V=2.2V；
由于原來電壓表所選的量程太小，甲的方法則是將電壓表與滑動變阻器并聯，所以當電壓表的示數等于2.2V時，燈泡正常發光；
乙同學的方法是換用0～15V的量程，所以當電壓表的示數等于3.8V時，燈泡正常發光；
（2）甲對電路調整后，等正常發光時，電路電流I===0.22A，燈泡功率P=UI=3.8V×0.22A=0.836W；
（3）電流表量程是0.6A，最小分度值0.02A，電流表示數I=0.24A，燈泡功率P=UI=3.8V×0.24A=0.912W；
（4）甲同學用3V量程測滑動變阻器電壓，燈正常發光時，電壓表示數為6V-3.8V=2.2V，對電壓表讀數時不需要估讀；乙同學用15V量程測燈泡電壓，電壓表最小分度值是0.05V，燈正常發光時，電壓表示數是3.8V，對電壓表讀數時，需要估讀，存在誤差；所以甲同學測的功率較準確，原因是乙同學將電壓表量程調整后，小燈兩燈的電壓是一個估讀數，不夠準確．
故答案為：
（1）甲觀察到電壓表示數為2.2伏時，乙觀察到電壓表示數3.8伏時；
（2）0.836；
（3）0.912；
（4）甲．
分析：（1）若電壓表與燈泡并聯，則當電壓表的示數等于3.8V時，燈泡正常發光；
若電壓表與滑動變阻器并聯，當電壓表示數等于U-3.8V時燈泡正常發光；
根據剛閉合開關時，電流表和電壓表的示數來計算電源電壓；
（2）根據滑動變阻器的阻值和滑動變阻器兩端的電壓，根據I=計算出電路中的電流，則P=UI；
（3）讀出電流表的示數，根據P=UI計算出燈泡的額定功率；
（4）根據電壓表的讀數來進行判斷，若測量值不超量程，為減小誤差，應選用小量程．
點評：本題考查了實驗電路設計、電流表讀數、求功率、實驗誤差分析，雖綜合性強，但都屬于基礎知識，難度適中．