Question

小王同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，所用电源电压不变，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，小灯标有“0.3A”字样，估计小灯的额定功率在1瓦以上．他连接好电路，闭合电键进行试接触，观察电压表和电流表的示数，观察到的现象如图（a）、（b）所示．此时，他应立即断开电键，并进行以下的操作：（1）______；（2）______．

该同学在经过思考、分析后，重新进行实验，当小灯正常发光时，电压表的示数如图（c）所示，变阻器的滑片恰好在中点上（即它接入电路的电阻为10欧）．小灯的额定功率为______瓦，所用的电源电压为______伏．

Answer 1

解：（1）由图a知，电压表的指针反转，说明其正负接线柱接反了，应将接正负接线柱的导线交换；
（2）由b知，电流表的指针偏转较小，说明电流表的量程选择太大了，应选择0～0.6A的量程，将接“3”的导线改接“0.6”接线柱；
（3）小灯标有“0.3A”字样，表示小灯泡的额定电流是0.3A，当通过电流为0.3A时，小灯泡正常发光；
估计小灯的额定功率在1瓦以上，因此小灯泡额定电压的估计值为U===3.3V，
∴电压表的量程应选择0～15V，分度值为0.5V，由图c知，电压表的示数为4.5V；
因此额定功率P=U_额I_额=4.5V×0.3A=1.35W；
此时滑动变阻器接入电路阻值为10Ω，∴滑动变阻器两端电压U₂=IR₂=0.3A×10Ω=3V，
电源电压U=4.5V+3V=7.5V．
故答案为：（1）将接正负接线柱的导线交换；（2）将接“3”的导线改接“0.6”接线柱；1.35；7.5．
分析：（1）在使用电流表和电压表时，注意正负接线柱的接法和量程的选择，若正负接线柱接反，则指针会反转；
若量程选择太大，则指针偏转角度太小，读数误差大，若选择太小，则指针会满偏，将指针打弯或烧坏电表；
（2）小灯泡正常发光时，通过的电流为额定电流，其两端的电压为额定电压；
根据小灯泡的额定电流和额定功率的估计值，算出小灯泡额定电压的大约值，确定电压表选择的量程，从而读出电压表的示数；
（3）根据额定功率的计算公式P=U_额I_额计算出小灯泡的额定功率；
（4）小灯泡和滑动变阻器串联，根据电流中的电流和滑动变阻器接入电路的阻值就可以利用U=IR计算出滑动变阻器两端的电压，小灯泡的电压与滑动变阻器的电压之和就是电源电压．
点评：此题考查了电流表和电压表的使用及电功率的测量，本题学生一般容易出错，电压表量程的确定是个难点，在类似的实验题目中，不直接告诉我们选择的量程，要根据相关的参数进行计算分析，考查了学生知识的综合运用和分析的能力．