Question

8．小華在做“測定小燈泡的電功率”實驗中，電源電壓為2伏的整數(shù)倍且保持不變，實驗室提供的兩個標(biāo)有“2.5V”和“3.8V”字樣的小燈，兩個滑動變阻器分別標(biāo)有“5Ω 3A”和“20Ω 2A”字樣．他選取其中一個小燈和一個滑動變阻器進行實驗，當(dāng)滑片移到某位置時，電流表、電壓表的示數(shù)分別如圖所示時，小燈泡恰好正常發(fā)光．

請通過推理說明若燈與變阻器并聯(lián)在電路中，則電壓表示數(shù)即為電源電壓，無論11V還是2.2V，都不是2V的整數(shù)倍，所以可判斷出燈與變阻器不是并聯(lián)在電路中，而應(yīng)是串聯(lián)在電路中的；
若電壓表示數(shù)為11V，因11V大于3.8V，大于2.5V，所以電壓表不可能直接并聯(lián)在燈的兩端，也不能并聯(lián)在電源的兩端（11V不是2V的整數(shù)倍），若并聯(lián)在變阻器的兩端，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，此時，電源電壓為11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整數(shù)倍，所以電壓表的示數(shù)為11V是不可能的，只能為2.2V；，電壓表示數(shù)應(yīng)為2.2伏，實驗中所選用的小燈標(biāo)有3.8V字樣，滑動變阻器標(biāo)有20Ω 2A字樣，小燈的額定功率為1.14瓦．

Answer 1

分析 根據(jù)電壓表讀數(shù)的2種可能，由電壓先判斷電路的連接關(guān)系；
電壓表在電路中的位置只有3種可能（測燈的電壓或測變阻器的電壓或測燈和變阻器的總電壓），結(jié)合燈的額定電壓，根據(jù)電源電壓是2V的整數(shù)倍，判斷電壓表的示數(shù)和連接位置；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，由電源電壓是2V的整數(shù)倍，判斷燈的額定電壓和電源電壓的大��；
根據(jù)電流表小量程讀出電流的大小，求出變阻器的最小阻值確定變阻器的規(guī)格；
由P_L=U_L×I_L求燈的額定功率．

解答 解：由題意，當(dāng)滑片移到某位置時，電流表、電壓表的示數(shù)分別如圖所示時，小燈泡恰好正常發(fā)光．
電壓表沒有說明使用的量程，由指針的位置，若使用大量程0-15V，分度值為0.5V，示數(shù)為11V；若使用小量程0-3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2．，電流表使用小量程，分度值為0.02A，電流大小為0.3A，
又因燈上標(biāo)有“2.5V”和“3.8V”字樣，且電源電壓為2伏的整數(shù)倍且保持不變，
①先判斷電路的連接關(guān)系：
若燈與變阻器并聯(lián)在電路中，則電壓表示數(shù)即為電源電壓，無論11V還是2.2V，都不是2V的整數(shù)倍，所以可判斷出燈與變阻器不是并聯(lián)在電路中，而應(yīng)是串聯(lián)在電路中的，
②判斷電壓表的示數(shù)和連接位置：
若電壓表示數(shù)為11V，因11V大于3.8V，大于2.5V，所以電壓表不可能直接并聯(lián)在燈的兩端，也不能并聯(lián)在電源的兩端（11V不是2V的整數(shù)倍），若并聯(lián)在變阻器的兩端，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，此時，電源電壓為11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整數(shù)倍，所以電壓表的示數(shù)為11V是不可能的，只能為2.2V；
因2.2V≠2.5V，2.2V≠3.8V，所以電壓表不能直接并聯(lián)在燈的兩端，更不能并聯(lián)在電源的兩端（2.2V小于2.5V和3.8V），由此可確定電壓表只能并聯(lián)在變阻器的兩端，
所以電壓表與變阻器并聯(lián)且示數(shù)為2.2V；
③判斷燈的額定電壓和電源電壓的大小
若使用額定電壓為2.5V的燈，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，則電源電壓 為2.5V+2.2V=4.7V不是2V的整數(shù)倍，這
種情況被否定；
若作用額定電壓為3.8V的燈，因電源電壓為3.8V+2.2V=6V，符合電源電壓是2V整數(shù)倍的條件．
所以燈的額定電壓為3.8V，且電源電壓為6V；
④在以上判斷的基礎(chǔ)上，因電路的電流大小為0.3A，所以變阻器連入電路中的電阻大小R_變=$\frac{{U}_{變}}{I}=\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.33Ω＞5Ω，所以使用的是“20Ω 2A”的變阻器；
⑤燈的額定電壓為U_L=3.8V，正常工作時的電流大小I_L=0.3A，所以燈的額定功率P_L=U_L×I_L=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案為：
若燈與變阻器并聯(lián)在電路中，則電壓表示數(shù)即為電源電壓，無論11V還是2.2V，都不是2V的整數(shù)倍，所以可判斷出燈與變阻器不是并聯(lián)在電路中，而應(yīng)是串聯(lián)在電路中的；
若電壓表示數(shù)為11V，因11V大于3.8V，大于2.5V，所以電壓表不可能直接并聯(lián)在燈的兩端，也不能并聯(lián)在電源的兩端（11V不是2V的整數(shù)倍），若并聯(lián)在變阻器的兩端，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，此時，電源電壓為11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整數(shù)倍，所以電壓表的示數(shù)為11V是不可能的，只能為2.2V；
3.8V；
20Ω 2A；
1.14．

點評 本題簡化計算，重在用所學(xué)知識結(jié)合題目條件進行演繹分析推理，從而判斷出符合題意的情況，考查了學(xué)生的發(fā)散思維能力和推理能力，綜合性強，難度大，對能力要求高．