Question

3．為測(cè)量一只標(biāo)有“6V 0.3A“的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材為：電壓表（量程0-3V，0-15V）一塊．電流表（量程0-0.6A，0-3A）一塊，“10Ω2A“和“50Ω1A“的滑動(dòng)變阻器各一只，電源（電壓恒為12V）一個(gè)，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干．
某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖的電路圖．
（1）請(qǐng)你通過計(jì)算推導(dǎo)，判斷一下實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該選擇哪一個(gè)滑動(dòng)變阻器．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)認(rèn)為電壓表和電流表都應(yīng)選用小量程，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用“50Ω1A“的；乙同學(xué)認(rèn)為電壓表應(yīng)選用大量程，電流表應(yīng)選用小量程，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用“10Ω 2A“的．請(qǐng)你對(duì)兩位同學(xué)器材選擇的合理性作出評(píng)價(jià)．
（3）請(qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡規(guī)格，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器連入阻值，從而選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓和電流來選擇電壓表和電流表的量程，根據(jù)是所測(cè)電壓和電流不能超過電壓表或電流表的量程，同時(shí)若不超量程，為減小誤差，應(yīng)選擇較小的量程；
（3）根據(jù)需要測(cè)量的物理量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格．

解答 解：
（1）由題知，電源電壓為U=12V，燈正常發(fā)光時(shí)的電壓為U_L=6V，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)知，燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)分得的電壓為U′=U-U_L=12V-6V=6V；
電路中的電流為I=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少應(yīng)為：R=$\frac{U′}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
故應(yīng)選擇“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）燈泡額定電壓6V，而甲同學(xué)選擇的電壓表量程0-3V太小，電壓表無法指示小燈泡的額定電壓，無法測(cè)出小燈泡的額定功率；
乙同學(xué)選擇的滑動(dòng)變阻器最大阻值過小，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的實(shí)際電壓總是超過它的額定電壓，可能燒壞小燈泡；
（3）由P=UI知，實(shí)驗(yàn)中需要記錄燈泡電壓、電流及功率，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：

項(xiàng)目	小燈泡兩端的電壓U/V	通過小燈泡的電流I/A	小燈泡的額定功率P/W
數(shù)據(jù)

故答案為：（1）應(yīng)選擇“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器；
（2）甲選擇的電壓表量程太小，電壓表無法指示小燈泡的額定電壓，無法測(cè)出小燈泡的額定功率；乙選擇的滑動(dòng)變阻器最大阻值過小，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡的實(shí)際電壓總是超過它的額定電壓，可能燒壞小燈泡；
（3）見上表．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了電流表、電壓表量程的選擇及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，遵循的原則是燈泡要能正常發(fā)光，被測(cè)值不能超過電表的量程，但要盡量減小誤差．