Question

老師布置大家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定小燈泡的額定功率，并告訴大家小燈泡的額定電壓為4V，它的額定功率不清，電阻與燈絲的溫度有關(guān)．小明用電阻箱、電壓表、開(kāi)關(guān)、12V的穩(wěn)壓電源連成了如圖1所示的電路，來(lái)測(cè)量額定功率，其中R為電阻箱．他閉合開(kāi)關(guān)S，從小到大調(diào)整電阻箱的值，依次測(cè)出了電壓表與它的對(duì)應(yīng)讀數(shù)，并將其記錄
在如下的表格中

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓/V	4.8	4	2		0.5	1.5
電阻箱/Ω	8	10	20	30	40	45

（1）當(dāng)電阻箱電阻為30Ω時(shí)，電壓表示數(shù)如圖2所示，等于    V；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電阻箱兩端的電壓是    V，通過(guò)燈泡的電流為    A；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，該小燈泡的額定功率為    W；
（4）老師表?yè)P(yáng)了小明的設(shè)計(jì)：雖然實(shí)驗(yàn)過(guò)程有2次錯(cuò)誤，但設(shè)計(jì)方案有創(chuàng)新．
這兩處錯(cuò)誤，一是記錄錯(cuò)誤：第    次電壓值的記錄是錯(cuò)誤；二是違反電學(xué)安全操作規(guī)范：這個(gè)操作是    ．老師說(shuō)的創(chuàng)新主要是指，與書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相比，    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）讀取電壓表示數(shù)時(shí)，首先確定電壓表選擇的量程和對(duì)應(yīng)的分度值，讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)與指針?biāo)�在刻度線(xiàn)相垂直；
（2）已知電源電壓和燈泡兩端電壓，可以得到電阻箱兩端電壓；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知此時(shí)電阻箱接入電路的大小，利用歐姆定律得到通過(guò)燈泡的電流；
（3）已知電源電壓和燈泡額定電壓，可以得到電阻箱兩端電壓；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知此時(shí)電阻箱接入電路的大小，利用歐姆定律得到通過(guò)燈泡的電流，也就是燈泡的額定電流；已知燈泡的額定電壓和額定電流，利用公式P=UI得到額定功率；
（4）在串聯(lián)電路中，電源電壓等于各用電器兩端電壓之和，并且各用電器兩端電壓與其阻值成正比；為保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)之前，變阻器接入電路電阻應(yīng)最大；伏安法測(cè)燈泡功率需要使用電流表測(cè)量電路電流．
解答：解：
（1）由圖知：電壓表選擇的是0～3V量程，對(duì)應(yīng)的分度值為0.1V，此時(shí)的示數(shù)為1.2V；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電阻箱兩端的電壓是12V-2V=10V；
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，此時(shí)電阻箱接入電路的電阻為20Ω，所以電路電流為I===0.5A；
（3）當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓4V時(shí)，電阻箱兩端的電壓是12V-4V=8V；
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，此時(shí)電阻箱接入電路的電阻為10Ω，所以電路電流為I_額===0.8A，
所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=4V×0.8A=3.2W；
（4）因?yàn)闊襞菖c電阻箱串聯(lián)在電路中，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，從左到右，電阻箱接入電路電阻是增大的，所以?xún)啥穗妷菏巧砀叩�，即燈泡兩端電壓是降低的，但�?次的電壓比第5次高，所以這個(gè)電壓是錯(cuò)誤的；
為保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)之前，變阻器接入電路電阻應(yīng)最大，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化規(guī)律知，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電阻箱接入電路的電阻較小，容易燒壞燈泡，違反電學(xué)安全操作規(guī)范；
此實(shí)驗(yàn)方法與傳統(tǒng)的伏安法測(cè)功率相比，不需要電流表，也能得到電路電流．
故答案為：
（1）1.2；
（2）10；0.5；
（3）3.2；
（4）6；閉合開(kāi)關(guān)前電阻箱接入電路的電阻不是最大；不用電流表測(cè)量電路電流．
點(diǎn)評(píng)：此題在不需要電流表的情況下，測(cè)量燈泡的額定功率，借助的是串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律、最重要的是電阻箱每次接入電路的電阻已知，綜合性較強(qiáng)，有一定的難度．