Question

2．為測量一只標有“6V 0.3A”小燈泡的額定功率，實驗室備有：電壓表（量程0～3V、0-15V）一個、電流表（量程0〜0.6A、0～3A）一個，“lOΩ 2A”和“50Ω 1A”的滑動變阻器各一只，電源（電壓為12V）一個，開關一只，導線若干，小組同學通過討論、交流，設計了如圖甲所示的實驗電路圖，在根據實驗電流圖選用實驗器材連接實物電路時，同組的三位同學產生了分歧．
甲同學：電壓表選用大量程，電流表選用小量程，滑動變阻器選用“10Ω　 2A”的．
乙同學：電壓表選用大量程，電流表選用小量程，滑動變阻器選用“50Ω　 1A”的．
丙同學：電壓表、電流表都選用小量程，滑動變阻器選用“50Ω　 1A”的．
（1）你認為同學乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）的觀點是合理的．請以筆畫線代替導線，將圖乙中的實物連接起來．
（2）請你對其他兩位同學的觀點進行評估．
（3）連接好電路后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電流表無示數，電壓表有示數，則出現故障的原因可能是小燈泡斷路．
（4）移動滑動變阻器的滑片得到了一組電壓和電流的數據，并填入設計的表格

次數	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

這種表格設計是否合理？答：不合理（選填“合理”或“不合理”），理由是設計功率的平均值欄無意義．

Answer 1

分析 （1）根據燈泡的額定電流確定電流表量程，根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，求出燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的阻值，選擇滑動變阻器；
根據電路圖甲連接乙圖實物；
（2）由正確定的電表量程選擇和燈泡正常發光時滑動變阻器連入阻值，分析判斷兩位同學選擇的器材的不合理之處；
（3）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電流表無示數，可能是電路出現了斷路，再由電壓表有示數分析判斷故障原因；
（4）燈泡在不同電壓下，電流不同，實際功率不同，根據表格設計情況分析判斷．

解答 解：
（1）由題知，燈泡額定電壓是6V，電壓表選0～15V量程，燈泡額定電流是0.3A，電流表選0～0.6A量程；
燈泡正常發光時，滑動變阻器的電壓U_滑=U-U_L=12V-6V=6V，
此時滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，因此滑動變阻器應選50Ω 1A．故乙同學的觀點是合理的；
由圖甲知，電流表、燈泡、滑動變阻器串聯，電壓表并聯在燈泡兩端，實物連接如圖所示：
；
（2）由（1）計算知，甲同學選用“10Ω 2A”的滑動變阻器，總電阻小于30Ω，滑動變阻器阻值過小，這樣小燈泡的實際電壓總是超過其額定電壓，燈泡有可能燒壞；
丙同學電壓表選用小量程，量程過小，無法指示小燈泡的額定電壓，要使燈光正常發光會燒壞電壓表；
（3）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電流表無示數，可能是電路出現了斷路，電壓表有示數，說明電壓表到電源間是通路，所以故障原因可能是小燈泡斷路了；
（4）因為燈泡在不同電壓下的實際功率不同，因此計算功率的平均值是沒有意義的，故表格設計不合理；
故答案為：（1）乙；見上圖；
（2）甲同學：滑動變阻器阻值過小，小燈泡的實際電壓總是超過其額定電壓，燈泡有可能燒壞；
丙同學：電壓表選用量程過小，無法指示小燈泡的額定電壓，要使燈光正常發光會燒壞電壓表；
（3）小燈泡斷路；
（4）不合理；設計功率的平均值欄無意義．

點評 此題是測量小燈泡的功率實驗，考查了器材選擇、電路的連接、表格設計是否合理以及數據分析等，交流評估的過程就是要找出實驗的不足或不合理之處．