(2011•苏州)小明按如图所示电路图做“测量灯泡的电功率”的实验.实验室可提供下列器材:

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  • 解题思路:(1)在电源电压一定时,滑动变阻器滑片移到右端时,电路电阻最大,电路电流最小.

    当滑动变阻器滑片移到左端时只有灯泡接在电源上,灯泡电压与电源电压相等.

    (2)当电压表为满量程的[1/3]时,电流表的指针是否在[1/3]量程以上.

    如果电流表的指针在[1/3]量程到满量程之间,此时电压表示数为灯泡的最小电压,根据P=UI能计算灯泡的最小功率,否则不符合要求.

    当电流表为满量程的[1/3]时,电压表的指针是否在[1/3]量程以上.

    如果电压表的指针在[1/3]量程到满量程之间,此时电流表示数为灯泡的最小电流,根据P=UI能计算灯泡的最小功率,否则不符合要求.

    当电压表为满量程时,电流表的指针是否在[1/3]量程以上.

    如果电流表的指针在[1/3]量程到满量程之间,此时电压表示数为灯泡的最大电压,根据P=UI能计算灯泡的最大功率,否则不符合要求.

    当电流表为满量程时,电压表的指针是否在[1/3]量程以上.

    如果电压表的指针在[1/3]量程到满量程之间,此时电流表示数为灯泡的最大电流,根据P=UI能计算灯泡的最大功率,否则不符合要求.

    (3)电压表无示数,有三种情况:

    一是电压表并联的电路短路,电压表测导线,电压示数为0;

    二是电压表并联以外的地方断路;

    三是电路完好,电压表坏了.

    具体是什么地方断路,由电流表判断,

    经检查,电源、开关、电压表、电流表导线完好,连接无问题,问题在灯泡与滑动变阻器上.

    (4)灯泡两端电压增大,电流增大,功率增大,设计功率的平均值是错误的.

    (1)当滑片滑到最右端,电路电阻最大为:R=R'+RL=6Ω+20Ω=26Ω,所以电路最小电流为:I=[U/R]=[4.5V/26Ω]=0.173A.

    滑片滑到最左端时,灯泡两端电压最大,等于电源电压,灯泡电压为4.5V.

    (2)当灯泡两端电压为1V时([1/3]量程),灯泡电流为:I1=

    U1

    RL=[1V/6Ω]=0.16A<0.2A([1/3]量程),不符合题意.

    当灯泡中的电流为0.2A时([1/3]量程),灯泡电流为U1′=I1′RL=0.2A×6Ω=1.2V>1V([1/3]量程),符合题意,

    所以,0.2A为灯泡的最小电流,

    所以灯泡最小功率为:P1=U1′I1′=1.2V×0.2A=0.24W.

    当灯泡中的电流为0.6A时(满量程),灯泡电压为:U2′=I2′RL=0.6A×6Ω=3.6V>3V(满量程),不符合题意.

    当灯泡中的电压为3V时(满量程),灯泡电流为:I2=

    U2

    RL=[3V/6Ω]=0.5A<0.6A(满量程),所以3V为灯泡的最大电压,

    所以灯泡最大功率为:P2=U2I2=3V×0.5A=1.5W.

    (3)经检查,电源、开关、电压表、电流表.导线及其连接完好,故障在灯与滑动变阻器上,

    电压表无示数,电流表无示数时,电路断路,电压表并联在以外的滑动变阻器断路,

    电压表无示数,电流表有示数时,电路短路,电压表测导线电压,灯泡短路.

    (4)灯泡电压增大,电流增大,功率增大,设计功率的平均值一栏是错误的.

    故答案为:(1)0.173;4.5;(2)0.24W-1.5W;(3)电流表无示数;滑动变阻器断路;电流表有示数 灯泡短路;(4)错误.

    点评:

    本题考点: 探究用电器的电功率实验;滑动变阻器的使用;电流表、电压表在判断电路故障中的应用;欧姆定律的应用;电功率;电功率的计算.

    考点点评: 对于移动滑片求电路中电流范围、灯泡电压变化范围、灯泡功率范围的问题,既要照顾到电流表,又要照顾到电压表.都在要求的范围内.

    当电流表合适时,求出电压表的范围,

    当电压表合适时,求出电流表的范围,

    兼顾电压表和电流表是很难的问题.