Question

4．小華同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，實驗器材齊全并完好，電源電壓6V不變，滑動變阻器標有A，B兩個（A標有“10Ω 1A”的字樣，B標有“20Ω 1A”的字樣），待測小燈上只有所標“2.5V”字樣清晰可見．小華選用其中一個滑動變阻器與電源、小燈泡、電流表、電鍵正確連接電路后，再將電壓表并聯(lián)在電路中．閉合電鍵前使滑動變阻器接入電路電阻最大，然后閉合電鍵，通過移移動變阻器的滑片測得小燈在不同電壓下的電流，并將數(shù)據(jù)記錄在表中．．

物理量	電壓U/V	電流I/A
1	4.0	0.20
2	3.5	0.22
3	2.5	0.28

①請畫出小華同學的實驗電路圖
②判斷小燈泡正常發(fā)光的方法是當電壓表示數(shù)為3.5V時，小燈正常發(fā)光．
③小華在實驗中選用的滑動變阻器是“20Ω1A”
④小燈泡的額定功率為P_額=U_額I'=2.5V×0.22A=0.55W（請寫出計算過程）

Answer 1

分析 ①根據(jù)題意確定各電路元件的連接方式，然后作出電路圖．
②燈泡在額定電壓下正常發(fā)光，根據(jù)電壓表示數(shù)可以判斷燈泡是否發(fā)光．
③由表格數(shù)據(jù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算變阻器連入的最大電阻值，從而確定其規(guī)格；②根據(jù)圖示電壓表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，求出電源電壓．
④求出燈泡額定電壓，應(yīng)用P=UI可計算小燈泡的電功率．

解答 解：
①由題知，逐步移動滑片P，電壓表的示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小，由此可知電壓表測的是滑動變阻器兩端電壓，實驗電路圖如圖所示：
；
②燈泡在額定電流下正常發(fā)光，由燈泡銘牌可知，燈泡額定電壓為2.5V，當電壓表示數(shù)為6V-2.5V=3.5V時，小燈正常發(fā)光．
③根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，當變阻器連入阻值最大時，分得電壓最大，由表格數(shù)據(jù)知，電壓表示數(shù)最大為4V，
由歐姆定律可得此時變阻器連入阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，故變阻器應(yīng)選擇的規(guī)格是：“20Ω 1A”；
④由電路圖，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點知，當燈泡兩端電壓等于額定電壓2.5V時，變阻器兩端電壓：
U_R′=U-U_額=6V-2.5V=3.5，
由表格數(shù)據(jù)可知，此時電路中電流：I'=0.22A，
所以燈泡的額定功率：
P_額=U_額I'=2.5V×0.22A=0.55W．
故答案為：①見上圖；②當電壓表示數(shù)為3.5V時，小燈正常發(fā)光；③“20Ω 1A”；④P_額=U_額I'=2.5V×0.22A=0.55W．

點評 本題考查了實驗電路的設(shè)計、滑動變阻器規(guī)格的選擇以及功率的計算，由實驗操作和已知條件確定電壓表所測電壓，從而設(shè)計出電路圖是關(guān)鍵．