Question

老师布置大家设计实验测定小灯泡的额定功率，并告诉大家小灯泡的额定电压为4V，它的额定功率不清，电阻与灯丝的温度有关．小明用电阻箱、电压表、开关、12V的稳压电源连成了如图1所示的电路，来测量额定功率，其中R为电阻箱．他闭合开关S，从小到大调整电阻箱的值，依次测出了电压表与它的对应读数，并将其记录
在如下的表格中

次数	1	2	3	4	5	6
电压/V	4.8	4	2		0.5	1.5
电阻箱/Ω	8	10	20	30	40	45

（1）当电阻箱电阻为30Ω时，电压表示数如图2所示，等于    V；
（2）当电压表示数为2V时，电阻箱两端的电压是    V，通过灯泡的电流为    A；
（3）根据表中数据可知，该小灯泡的额定功率为    W；
（4）老师表扬了小明的设计：虽然实验过程有2次错误，但设计方案有创新．
这两处错误，一是记录错误：第    次电压值的记录是错误；二是违反电学安全操作规范：这个操作是    ．老师说的创新主要是指，与书本上的实验设计相比，    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）读取电压表示数时，首先确定电压表选择的量程和对应的分度值，读数时视线与指针所在刻度线相垂直；
（2）已知电源电压和灯泡两端电压，可以得到电阻箱两端电压；由实验数据知此时电阻箱接入电路的大小，利用欧姆定律得到通过灯泡的电流；
（3）已知电源电压和灯泡额定电压，可以得到电阻箱两端电压；由实验数据知此时电阻箱接入电路的大小，利用欧姆定律得到通过灯泡的电流，也就是灯泡的额定电流；已知灯泡的额定电压和额定电流，利用公式P=UI得到额定功率；
（4）在串联电路中，电源电压等于各用电器两端电压之和，并且各用电器两端电压与其阻值成正比；为保护电路，闭合开关之前，变阻器接入电路电阻应最大；伏安法测灯泡功率需要使用电流表测量电路电流．
解答：解：
（1）由图知：电压表选择的是0～3V量程，对应的分度值为0.1V，此时的示数为1.2V；
（2）当电压表示数为2V时，电阻箱两端的电压是12V-2V=10V；
由实验数据知，此时电阻箱接入电路的电阻为20Ω，所以电路电流为I===0.5A；
（3）当灯泡两端电压为额定电压4V时，电阻箱两端的电压是12V-4V=8V；
由实验数据知，此时电阻箱接入电路的电阻为10Ω，所以电路电流为I_额===0.8A，
所以灯泡的额定功率为P_额=U_额I_额=4V×0.8A=3.2W；
（4）因为灯泡与电阻箱串联在电路中，由实验数据知，从左到右，电阻箱接入电路电阻是增大的，所以两端电压是身高的，即灯泡两端电压是降低的，但第6次的电压比第5次高，所以这个电压是错误的；
为保护电路，闭合开关之前，变阻器接入电路电阻应最大，由实验数据变化规律知，闭合开关时电阻箱接入电路的电阻较小，容易烧坏灯泡，违反电学安全操作规范；
此实验方法与传统的伏安法测功率相比，不需要电流表，也能得到电路电流．
故答案为：
（1）1.2；
（2）10；0.5；
（3）3.2；
（4）6；闭合开关前电阻箱接入电路的电阻不是最大；不用电流表测量电路电流．
点评：此题在不需要电流表的情况下，测量灯泡的额定功率，借助的是串联电路的特点、欧姆定律、最重要的是电阻箱每次接入电路的电阻已知，综合性较强，有一定的难度．