Question

11．在測量“3.8V小燈泡額定功率”的實驗中，選用的器材有：電壓表一只（量程為0-3V和0-15V）、電流表一只（量程為0-0.6A和0-3A）、3.8V小燈泡一個．滑動變阻器一個、開關(guān)一個、新干電池若干及導線若干．
（1）小彤設(shè)計了如圖甲所示的電路，實驗中，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)為0.35A，則小燈泡的額定功率是1.33w．
（2）小雪認為小彤的實驗方案雖然測出了該燈泡的額定功率，但也存在一定的不足，請你指出小彤方案的不足之處．用0～15V的電壓表測燈泡正常發(fā)光時的電壓3.8V時，指針偏角較小，讀數(shù)不精確．
（3）小彤和小雪交流研討后，改進的實驗電路如圖乙所示，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定電流是0.4A．
（4）通過技算分析：用如圖乙所示的電路測量小燈泡的額定功率時，對電池使用的最少節(jié)數(shù)有何要求．此時對滑動變阻器的規(guī)格有哪些要求．（為使測量結(jié)果更加準確，試驗時電壓表 和電流表的示數(shù)不小于所用量程的一半）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（2）因燈的額定電壓大于3V，根據(jù)電壓表的量程的選擇分析回答；
（3）根據(jù)圖丙電流表小量程讀數(shù)；
（4）分析圖乙電路的連接，根據(jù)試驗時電壓表和電流表的示數(shù)不小于所用量程的一半，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡正常發(fā)光時電源電壓的最小值，確定電源的節(jié)數(shù)；
由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出燈正常發(fā)光時變阻器分得的最小電壓，利用歐姆定律求出變阻器連入電路中的最小電阻，從而確定變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)為0.35A，
小燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.35A=1.33W；
（2）要測小燈泡的額定功率，應(yīng)使燈泡兩端的電壓達到3.8V，則電壓表的量程為0～15V；
測燈泡正常發(fā)光時的電壓3.8V時，用量程為0～15V的電壓表時，指針偏角較小，讀數(shù)不精確；
（3）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，即燈的額定電流為0.4A；
（4）圖乙中，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓（電壓表可選用小量程），電流表測電路中的電流，
因要求：試驗時電壓表和電流表的示數(shù)不小于所用量程的一半，電壓表示數(shù)至少為1.5V，電流表示數(shù)至少為0.3A，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電源至少為U=3.8V+1.5V=5.3V，電池的節(jié)數(shù)至少為$\frac{5.3V}{1.5V}$≈3.53，故至少4節(jié)新干電池，即電源電壓至少為6V，因燈的額定電壓為3.8V，燈的額定電流為0.4A，
所以，變阻器分去的電壓至少為：U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，
故變阻器的最大電阻至少R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{L}}=\frac{2.2V}{0.4A}$=5.5Ω，允許通過的最大電流至少為0.4A．
故答案為：（1）1.33；
（2）用0～15V的電壓表測燈泡正常發(fā)光時的電壓3.8V時，指針偏角較小，讀數(shù)不精確；
（3）0.4；
（4）用如圖乙所示的電路測量小燈泡的額定功率時至少4節(jié)新干電池；變阻器的最大電阻至少為5.5Ω，允許通過的最大電流至少為0.4A．

點評 本題測量“3.8V小燈泡額定功率”，考查額定功率的計算、誤差的分析、對實驗方案的評估能力及嘗試改進實驗方案的能力及對實驗器材的要求，綜合性強，有難度．