Question

小明按如圖所示電路圖做“測量燈泡的電功率”的實驗．實驗室可提供下列器材：
A．電流表   B．電壓表   C．滑動變阻器R（阻值0?20Ω）
D．電阻為6Ω的待測燈泡L（電阻不隨溫度變化）
E．電源E（電壓4.5V并保持不變）   F．開關(guān)S及導(dǎo)線若干
（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整（導(dǎo)線不得交叉）；（2分）

（2）在連接電路時開關(guān)應(yīng)

斷開

，滑動變阻器的滑片應(yīng)放在

B

（選填“A”或“B”）端；
（3）根據(jù)電路圖和實驗室提供的器材，可判斷出：實驗時通過燈泡的最小電流為

0.173

A；
（4）若小明所選電壓表的量程為0?3V、電流表的量程為0?0.6A，實驗要求測量時通過燈泡的電流至少為電流表滿刻度的三分之一，則測出的燈泡的功率范圍只能是

0.24W～1.5W

．
（5）排除故障后，小明繼續(xù)進行實驗，在對測量數(shù)據(jù)的記錄和處理時，他設(shè)計了如下表格．你認(rèn)為這張表格的設(shè)計是

錯誤

（正確/錯誤）的．

次數(shù)	U/V	I/A	P/W	平均值P/W
1
2
3

Answer 1

分析：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，測其兩端的電壓；根據(jù)電壓表的量程結(jié)合歐姆定律得出燈泡的最大電流確定電流表的量程，且與燈泡串聯(lián)；滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（2）為了保護電路，在連接電路時應(yīng)使開關(guān)斷開，滑動變阻器處于最大阻值狀態(tài)．
（3）由電路圖可知，當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻最大時，電路中的電流最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點和歐姆定律求出通過燈泡的最小電流．
（4）當(dāng)電壓表為滿量程的

1

3

時，電流表的指針是否在

1

3

量程以上．如果電流表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電壓表示數(shù)為燈泡的最小電壓，根據(jù)P=UI能計算燈泡的最小功率，否則不符合要求．
當(dāng)電流表為滿量程的

1

3

時，電壓表的指針是否在

1

3

量程以上．如果電壓表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電流表示數(shù)為燈泡的最小電流，根據(jù)P=UI能計算燈泡的最小功率，否則不符合要求．
當(dāng)電壓表為滿量程時，電流表的指針是否在13量程以上．如果電流表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電壓表示數(shù)為燈泡的最大電壓，根據(jù)P=UI能計算燈泡的最大功率，否則不符合要求．
當(dāng)電流表為滿量程時，電壓表的指針是否在

1

3

量程以上．如果電壓表的指針在

1

3

量程到滿量程之間，此時電流表示數(shù)為燈泡的最大電流，根據(jù)P=UI能計算燈泡的最大功率，否則不符合要求．
（5）燈泡兩端電壓增大，電流增大，功率增大，設(shè)計功率的平均值是錯誤的．

解答：解：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，由電路圖可知其量程為0～3V，所以燈泡兩端的最大電壓為3V；
根據(jù)歐姆定律可得燈泡的最大電流為

3V

6Ω

=0.5A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A；
滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；如下圖所示：

（2）為防止發(fā)生短路現(xiàn)象燒壞電路原件，連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
閉合開關(guān)前，應(yīng)使滑動變阻器的阻值處于最大阻值B端．
（3）當(dāng)滑動變阻器的滑片P位于B端時，電路電阻最大為：R=R'+R_L=6Ω+20Ω=26Ω，
所以電路最小電流為：I=

U

R

=

4.5V

26Ω

≈0.173A．
（4）當(dāng)燈泡兩端電壓為1V時（

1

3

量程），燈泡電流為：I₁=

U1

RL

=

1V

6Ω

≈0.16A＜0.2A（

1

3

量程），不符合題意．
當(dāng)燈泡中的電流為0.2A時（

1

3

量程），燈泡電流為U₁′=I₁′R_L=0.2A×6Ω=1.2V＞1V（

1

3

量程），符合題意，
所以，0.2A為燈泡的最小電流，
燈泡的最小功率為：P₁=U₁′I₁′=1.2V×0.2A=0.24W．
當(dāng)燈泡中的電流為0.6A時（滿量程），燈泡電壓為：U₂′=I₂′R_L=0.6A×6Ω=3.6V＞3V（滿量程），不符合題意．
當(dāng)燈泡中的電壓為3V時（滿量程），燈泡電流為：I₂=

U2

RL

=

3V

6Ω

=0.5A＜0.6A（滿量程），
所以3V為燈泡的最大電壓，
燈泡的最大功率為：P₂=U₂I₂=3V×0.5A=1.5W．
故燈泡的功率范圍為0.24W～1.5W．   
（5）燈泡電壓增大，電流增大，功率增大，設(shè)計功率的平均值一欄是錯誤的．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）斷開；B；
（3）0.173；
（4）0.24W～1.5W；
（5）錯誤．

點評：對于移動滑片求電路中電流范圍、燈泡電壓變化范圍、燈泡功率范圍的問題，既要照顧到電流表，又要照顧到電壓表，都在要求的范圍內(nèi)．當(dāng)電流表合適時，求出電壓表的范圍，當(dāng)電壓表合適時，求出電流表的范圍，兼顧電壓表和電流表是很難的問題．