Question

19．某同學(xué)利用伏安法“測量小燈泡額定功率”時(shí)，所用電源電壓不變，實(shí)驗(yàn)用小燈泡上標(biāo)有“0.2A”字樣，他的電路連接正確，實(shí)驗(yàn)步驟正確．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表的示數(shù)為4.5V，則此故障可能為小燈泡斷路（選填“小燈泡短路”、“小燈泡斷路”或“滑動變阻器斷路”），他排除故障后重新開始實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)，電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A，然后他移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑片的位置恰好在變阻器的中點(diǎn)上，小燈泡的額定功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，可能是電路中有斷路發(fā)生；再根據(jù)電壓表的示數(shù)情況分析判斷故障；
（2）閉合開關(guān)時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A可求出所用滑動變阻器的最大阻值R，然后由滑片恰好在變阻器的中點(diǎn)時(shí)的阻值，標(biāo)有“0.2A”字樣小燈泡正常發(fā)光時(shí)，利用U=IR求出滑動變阻器兩端電壓，從而計(jì)算出此時(shí)燈泡兩端電壓，再利用P=UI即可求出小燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）閉合開關(guān)，燈不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路故障；電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源兩極間是通路，所以故障是燈泡斷路了，使得電壓表串聯(lián)在電路中，且電壓表示數(shù)接近電源電壓，即電源電壓為4.5V；
若燈泡短路，則電壓表無示數(shù)；若滑動變阻器斷路，整個(gè)電路斷路，電壓表也無示數(shù)，不合題意；
（2）實(shí)驗(yàn)中，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，電流表測電路中電流．
閉合開關(guān)時(shí)，滑動變阻器的滑片在最大阻值處，電壓表、電流表的示數(shù)分別為1.5V和0.15A，即此時(shí)電路中的電流I=0.15A，小燈泡兩端的電壓U_L=1.5V，
所以滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=4.5V-1.5V=3V，
由歐姆定律可得，滑動變阻器的最大阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑片恰好在變阻器的中點(diǎn)上，所以此時(shí)電路中電流：I′=I_滑=I_額=0.2A，
根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)滑動變阻器兩端的電壓：U_滑′=I_額×$\frac{R}{2}$=0.2A×$\frac{20Ω}{2}$=2V，
所以燈泡的額定電壓：U_額=U-U_滑′=4.5V-2V=2.5V，
則小燈泡的額定功率為：P=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：小燈泡斷路；0.5．

點(diǎn)評 本題測燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了故障判斷和燈泡額定功率的計(jì)算．注意的是題目中隱含的條件：排除故障后按照正確的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)，此時(shí)滑動變阻器連入的阻值最大，由此即可計(jì)算出滑動變阻器的最大阻值．