Question

某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)，被測(cè)小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為l0Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A 0～3A）、電壓表（0～3V，0～15V）、開(kāi)關(guān)各一只，導(dǎo)線(xiàn)若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（ 5Ω 0.5A）、R₂（ l0Ω  0.5A）、R₃（500Ω  5A）．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的電路如圖所示：
（1）如圖所示小明沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，幫小明將實(shí)物電路連接完整．
（2）你認(rèn)為小明接入電路的滑動(dòng)變阻器應(yīng)該為_(kāi)_____（R₁/R₂/R₃）．閉合開(kāi)關(guān)前必須將變阻器的滑片移動(dòng)到______端．
（3）實(shí)驗(yàn)電路接好后，合上開(kāi)關(guān)后，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障：燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無(wú)示數(shù)；取下燈泡，兩表的示數(shù)不變，故障的可能原因：______．
（4）下表為某小組的實(shí)驗(yàn)記錄分析表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額=
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

你認(rèn)為該小組數(shù)據(jù)處理過(guò)程______（填正確/錯(cuò)誤），正確測(cè)量結(jié)果P_額=______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先設(shè)計(jì)一下電路圖，明確中各元件的連接要求，即將開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、被測(cè)小燈泡、電流表串聯(lián)接在電源上，然后將電壓表與燈泡并聯(lián)，注意滑動(dòng)變阻器要按照“一上一下”的原則連接．
（2）伏安法測(cè)功率的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)作用：一是保護(hù)電路．二是改變燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端電壓為額定電壓．因燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電壓為6V的電源上，所以根據(jù)燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓和燈泡正常工作時(shí)的電流計(jì)算需要的滑動(dòng)變阻器的最小電阻．按照滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路中需要的電阻，同時(shí)滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流應(yīng)大于電路中的最大電流的原則選擇．
（3）燈泡不亮可能是燈泡短路或燈泡斷路或燈泡以外的電路斷路；電壓表有示數(shù)且較大，表明有通路的部分，然后根據(jù)取下燈泡，兩表示數(shù)不變，可以確定故障原因．
（4）由于燈泡的實(shí)際功率不是定值，所以不能求平均值；當(dāng)燈泡在額定電壓下，燈泡正常工作時(shí)的實(shí)際功率等于燈泡的額定功率．
解答：解：（1）由實(shí)物電路可知，電流從電源正極流出，經(jīng)開(kāi)關(guān)后，與滑動(dòng)變阻器之間沒(méi)有連接，電壓表只將負(fù)接線(xiàn)柱連接，而正接線(xiàn)柱沒(méi)有連接；對(duì)于滑動(dòng)變阻器已經(jīng)連接了下面的一個(gè)接線(xiàn)柱，則應(yīng)連接上面的一個(gè)接線(xiàn)柱，而電壓表因被測(cè)小燈泡的額定電壓為3.8V，應(yīng)將標(biāo)有“15”的正接線(xiàn)柱并聯(lián)接在燈泡的右端，如圖：
（2）伏安法測(cè)燈泡額定功率時(shí)，滑動(dòng)變阻器的主要作用是移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使燈泡在額定電壓下工作．
燈泡的額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V量程．
燈泡正常工作時(shí)，電路電流約為，I===0.38A，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
所以滑動(dòng)變阻器電阻為：R′==≈5.8Ω．
“5Ω  0.5A”滑動(dòng)變阻器的電阻太小，“500Ω  5A”滑動(dòng)變阻器的電阻太大，不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需要．
所以選擇“10Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器．
閉合開(kāi)關(guān)前，因滑動(dòng)變阻器接入電路是滑片左邊的電阻，所以為了使滑動(dòng)變阻器的阻值處于最大值，必須將變阻器的滑片移動(dòng)到右端．
故答案為：R₂，右．
（3）燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電路處于開(kāi)路，電壓表示數(shù)較大，說(shuō)明在測(cè)量電源電壓，表明電壓表的正負(fù)接線(xiàn)柱與電源相連通，把燈泡取下，兩表的示數(shù)不變，所以燈泡斷路（燈泡、燈座位置發(fā)生開(kāi)路故障）．
故答案為：燈泡斷路（只要學(xué)生能答出燈泡、燈座位置發(fā)生斷路故障）．
（4）由于燈泡的實(shí)際功率不是定值，所以不能通過(guò)求平均值的方法來(lái)求功率；該小組數(shù)據(jù)處理過(guò)程是錯(cuò)誤的；
額定功率等于燈泡正常工作時(shí)的實(shí)際功率，即實(shí)際電壓為3.8V時(shí)的實(shí)際功率1.52W．
故答案為：錯(cuò)誤，1.52．
點(diǎn)評(píng)：補(bǔ)全實(shí)物連接圖時(shí)，主要考慮電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器連接情況：電壓表量程根據(jù)燈泡的額定電壓或電源電壓最小值來(lái)確定，電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端．注意滑動(dòng)變阻器有4個(gè)接線(xiàn)柱，選擇一上一下接線(xiàn)柱接入電路，使滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中．
電路故障的判斷時(shí)，注意電壓表示數(shù)較大表明電路中的通路部分是哪些．