Question

小明和小亮同學做“測定小燈泡額定功率”的實驗．被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．現只有如下器材：電源（電壓為6V）、．電壓表一個（量程0～3V，0～15V）、電流表一個（量程0～0.6A，0～3A）、開關一個，導線若干，滑動變阻器三個：R₁規(guī)格（5Ω 0.5A）、R₂規(guī)格（20Ω 0.5A）、R₃規(guī)格（500Ω 1A）．他們設計的電路如圖1所示：
（1）電壓表應選

大

量程（選填“大”或“小'），滑動變阻器應選用

R₂

（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）；
（2）連接電路時發(fā)現電壓表0～15V檔已損壞，0～3V檔完好．小明靈機一動想到一種方案進行實驗，他將電壓表的 0～3V檔并聯在燈泡兩端，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數為2V，讀出電流表的示數為0.2A，小明根據這一組數據計算出燈泡電阻R=U₁/I₁=2V/0.2A=10Ω，再計算出燈泡兩端電壓為3.8V時的功率P=U₂²/R=（3.8V）²/10Ω=1.444W．則燈泡的額定功率

＜

（選填“＞”、“=”或“＜”）1.444W．
（3）小亮覺得小明的方法不對，他馬上改接電路，完成實驗．請用筆畫線代替導線，將圖2實物電路連接完整．
（4）閉合開關，移動變阻器的滑片到某一點，電壓表的示數為2.8V，要測量小燈泡的額定功率，還應將滑動變阻器滑片向

左

移動（選填“左”或“右”），當電壓表示數為

2.2

V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數為0.34A，可得出小燈泡的額定功率為

1.292

w．
（5）在分析實驗誤差的過程中，考慮到電流表也有電阻，在電路中也會分得少許電壓．考慮此因素，小亮測得的小燈泡的額定功率比真實值

偏大

（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析：（1）根據燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程；
根據電源電壓及燈泡的額定電壓，計算出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器的阻值，判斷滑動變阻器的規(guī)格；
（2）根據燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點進行分析；
（3）若電壓表的大量程已損壞，根據串聯電路電壓的關系，當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓為6V-3.8V=2.2V，則可將電壓表與滑動變阻器并聯；
（4）要使燈泡正常發(fā)光，電壓表的示數應為2.2V，根據串分壓的知識判斷滑動變阻器的阻值變化，從而判斷出滑片的移動方向；
根據P=UI計算出燈泡的額定功率；
（5）判斷燈泡兩端的實際電壓和電流的測量誤差，得出電功率的測量誤差．

解答：解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，所以電壓表應選擇0～15V的量程；
當燈泡正常發(fā)光時，電流為I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A；
滑動變阻器與燈泡串聯，滑動變阻器的阻值為I=

6V-3.8V

0.38A

=5.8Ω，所以應選擇R₂；
（2）小明測出的是2V時的電阻，燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，燈泡正常發(fā)光時的電阻大于10Ω，所以按10Ω計算出的電功率偏大，即燈泡的額定功率小于1.444W；
（3）當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓為6V-3.8V=2.2V，所以可將電壓表與滑動變阻器并聯，如圖所示：
；
（4）由（3）知，當電壓表示數為2.2V時，燈泡便正常發(fā)光，電壓表的示數為2.8V，大于2.2V，所以應減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動；
P=UI=3.8V×0.34A=1.292W；
（5）由于電流表也有電阻，分少許電壓，所以燈泡兩端的實際電壓低于3.8V，根據P=UI，計算出的電功率偏大．
故答案為：（1）大；R₂；（2）＜；（3）見上圖；（4）左；2.2；1.292；（5）偏大．

點評：此題是“測定小燈泡額定功率”的實驗，考查了電壓表、滑動變阻器的規(guī)格選擇，及測量誤差的分析，涉及到了歐姆定律在串聯電路中的應用．