Question

（2012?哈爾濱模擬）在“測量小燈泡電功率的實驗”中，小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻大約為10Ω，電源電壓為6V且保持不變，其它器材如圖所示．實驗中小明發現電壓表的0-15V量程損壞，但0-3V的量程還可使用．（計算結果保留小數點后兩位）
（1）小明仍利用這些器材進行上面的實驗，設計并連接了如圖所示的實物圖，但有一根導線連錯了，請幫他在連錯的導線上畫“×”，并連上正確的導線．實驗中有兩個可供選擇的滑動變阻器，分別為“5Ω 1A”和“10Ω  1A”，為了能順利完成實驗，應選擇

10Ω1A

的滑動變阻器合適．
（2）小東測出了如下表的三組實驗數據，請你（幫助計算出小燈泡的額定電功率并填入表格內．

實驗次數	電壓表示數	電流表示數	燈泡亮度變化	燈泡額定功率
1	3V	0.30A	逐漸變亮	1.44W
2	2.6V	0.34A
3	2.2V	0.38A

（3）請回答，本實驗中，在調節滑動變阻器時，應該注意的事項及理由．

Answer 1

分析：（1）①由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器并聯，且電壓表串聯在電路中；因電壓表的內阻很大，串聯在電路中，其它元件都相當于導線，都不能正常工作．根據燈泡的額定電壓大于電壓表的量程可知，電壓表不能直接測燈泡兩端的電壓，根據串聯電路電阻的分壓特點可知，燈泡正常工作時滑動變阻器兩端的電壓為6V-3.8V=2.2V，故電壓表可以并聯在滑動變阻器的兩端．
②根據串聯電路的電壓特點求出小燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流和滑動變阻器接入電路的電阻值，即可選擇合適的滑動變阻器．
（2）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，根據表格得出此時電路中的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率．
（3）因本題中電源的電壓大于電壓表的量程，所以在調節時要注意滑動變阻器接入電路的電阻，可觀察電壓表和電流表的變化范圍進行進行實驗．

解答：解：（1）由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器并聯，且電壓表串聯在電路中；所以電流表無示數，燈泡不亮．
經分析，滑動變阻器與燈泡并聯錯誤：如果電流從電流表出來，先經過滑動變阻器，再經燈泡到電源的負極，只改變一根導線，電壓表測燈泡電壓，不符合題意．
如果電流從電流表出來，先經過燈泡，再滑動變阻器，到電源的負極；只移動一根導線的情況下，會造成電壓表測滑動變阻器兩端電壓，符合題意．改正的電路圖如圖所示：

②電源電壓U=6V，小燈泡的額定電壓U_L=3.8V，
小燈泡正常工作時滑動變阻器分得的電壓U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
此時電路中的電流約為I=I_L=

UL

I

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
所以滑動變阻器電阻為R_滑=

U滑

I

=

2.2V

0.38A

≈5.8Ω＞10Ω
故應選“10Ω  1A”的滑動變阻器．
故答案為：如上圖所示；10Ω  1A．
（2）當電壓表的示數為2.2V時，燈泡正常工作，由表可知此時電路中的電流即燈泡的額定電流I_額=0.38A；
燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=3.8V×0.38A≈1.44W．
故答案為：1.44W．
（3）應該注意的是調節時不要超出滑動變阻器的可調節范圍10～5.8Ω，可通過觀察電流表或電壓表的示數來確定滑動變阻器的范圍；因為電流表示數變化的范圍是0～0.38A，電壓表示數變化的范圍3～2.2V．

點評：（1）實驗過程中，做好手和眼的分工．
（2）在實物圖中找出錯誤之處，對電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用逐條分析，防止遺漏錯誤．
（3）在電壓表的合適量程損壞時，把電壓表并聯在滑動變阻器的兩端是常用的方法．