Question

15．為測(cè)量一只標(biāo)有“6V3A”小燈泡的額定功率．實(shí)驗(yàn)室備有．電壓表（量程0-3V、0-15V）一個(gè)、電流表（量程0-0.6A、0-3A）一個(gè)、“10Ω 2A”和“50Ω 1A”的滑動(dòng)変阻器各一只．電源（電壓為12V）一個(gè)．開(kāi)關(guān)一只，導(dǎo)線(xiàn)若干，小組同學(xué)通過(guò)討論、交流．設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖．在根據(jù)電路圖進(jìn)用實(shí)驗(yàn)器材連接實(shí)物電路時(shí)．同組的三位立同學(xué)產(chǎn)生了分岐
甲同學(xué)：電壓表選用大量程．電流表選用小量程．滑動(dòng)變阻器選用“10Ω 2A”的
乙同學(xué)：電壓表選用大量程．電流表選用小量程．滑動(dòng)變阻器選用“50Ω 1A”的
丙同學(xué)：電壓表、電流表都選用小量程．滑動(dòng)變阻器用“50Ω 1A”的．

（1）你認(rèn)為同學(xué)乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）的觀點(diǎn)是合理的請(qǐng)以筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將圖乙中的實(shí)物連接起來(lái)．
（2）請(qǐng)你對(duì)其他兩位同學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估．
（3）連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則出現(xiàn)故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片得到了一組電壓和電流的數(shù)據(jù)，并填入設(shè)計(jì)的表格

次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	平均電功率P/W
1	4.8	0.25
2	6	0.3
3	7.5	0.32

這種表格設(shè)十是否合理？答：不合理（選填“合理”或“不合理”）．理由是表格設(shè)計(jì)了平均功率一欄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓和電流來(lái)確定所需電壓表和電流表的量程；
計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻值；
根據(jù)電路圖連接電路，注意電流表和電壓表的量程選擇；
（2）根據(jù)（1）問(wèn)所求得的電流表、電壓表的量程結(jié)合滑動(dòng)變阻器的規(guī)格對(duì)其他兩位同學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估；
（3）燈泡不亮、電流表無(wú)示數(shù)，則說(shuō)明電路有斷路處，電壓表有示數(shù)，則說(shuō)明電壓表與電源兩極相連，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（4）物體的實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的大小有關(guān)，不同電壓下的電功率不同，計(jì)算平均功率沒(méi)有意義．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為6V，所以電壓表應(yīng)選擇0～15V的量程；額定電流為0.3A，所以電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程；
滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，所以燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器兩端的電壓為：
U_滑=12V-6V=6V；
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器電阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，所以應(yīng)選擇“50Ω 1A”滑動(dòng)變阻器，乙觀點(diǎn)合理；
根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如圖所示：

（2）根據(jù)（1）的分析，甲同學(xué)：滑動(dòng)變阻器阻值過(guò)小，小燈泡實(shí)際電壓總是超過(guò)額定電壓．小燈泡可被燒壞；
丙同學(xué)：電壓表量程過(guò)小．無(wú)法指示小燈泡的額定電壓，電壓表可能損壞；
（3）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路有斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
（4）燈泡的電功率與其兩端的電壓有關(guān)，隨電壓的變化而變化，由表格知，設(shè)計(jì)了平均功率欄，無(wú)意義，因此設(shè)計(jì)不合理．
故答案為：（1）乙；（2）甲同學(xué)：滑動(dòng)變阻器阻值過(guò)小，小燈泡實(shí)際電壓總是超過(guò)額定電壓．小燈泡可被燒壞；丙同學(xué)：電壓表量程過(guò)�。疅o(wú)法指示小燈泡的額定電壓，電壓表可能損壞；（3）燈泡斷路；（4）不合理；表格設(shè)計(jì)了平均功率一欄．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)電功率的測(cè)量原理P=UI，實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量燈泡兩端的電壓和通過(guò)燈泡的電流，所以要掌握電流表、電壓表的使用規(guī)則及讀數(shù)和電功率的計(jì)算，有關(guān)滑動(dòng)變阻器的使用、電路故障的分析也是電學(xué)題目中經(jīng)�？疾榈膬�(nèi)容，應(yīng)熟練掌握．