Question

15．小華同學(xué)做“測(cè)得小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，所用器材有電源（電壓有4、6和8伏三檔）、待測(cè)小燈（額定電壓為“2.5V”或“4.5V”）、滑動(dòng)變阻器（“20Ω 2A”或“50Ω 1A”）、電壓表、電流表、電鍵以及導(dǎo)線若干．他選用某檔電源電壓，正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材，把電壓表并聯(lián)在電路中，然后將變阻器的滑片置于某一端．閉合電鍵后，把變阻器滑片向另一端移動(dòng)的過(guò)程中，觀察到小燈發(fā)光始終較暗，電壓表的示數(shù)逐漸變小且始終大于零．
①畫出小華同學(xué)放閉合電鍵時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
②經(jīng)過(guò)思考，小華對(duì)電源的檔位進(jìn)行調(diào)整，按正確方法重新實(shí)驗(yàn)，當(dāng)小燈正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖所示，變阻器的滑片在中點(diǎn)附近某位置，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明．
（a）電流表的示數(shù)0.3A．
（b）小燈的額定功率1.35W．
（c）所用電源電壓和滑動(dòng)變阻器規(guī)格8V、“20Ω 2A”．

Answer 1

分析 ①根據(jù)燈泡變暗，電壓表示數(shù)變化，可判斷燈泡兩端的電壓始終小于電源電壓，剛閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)將滑片移至最小阻值處，根據(jù)滑片移動(dòng)過(guò)程中，電壓表示數(shù)變小，可判斷電壓表與燈泡并聯(lián)，從而正確畫出電路圖；
②根據(jù)第一種情況，判斷出所選用小燈泡的額定電壓為4.5V；
假設(shè)使用6V或8V的電源，根據(jù)燈泡的額定電壓分別計(jì)算出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用兩種規(guī)格的變阻器值估計(jì)電路中的電流值與電流表的指針位置比較，判斷出電流表的示數(shù)及電源電壓，根據(jù)P=UI計(jì)算出小燈泡的額定功率，根據(jù)R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$計(jì)算出滑動(dòng)變阻器接入電路中的大約值，選擇變阻器的規(guī)格．

解答 解：①把變阻器滑片向另一端移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表的示數(shù)變小，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的阻值在變大，所以開(kāi)始滑片在最小阻值處，如圖所示：

②當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最小時(shí)，燈泡仍很暗，可知電源電壓低于燈泡的額定電壓，可知燈泡的額定電壓為4.5V，電源電壓應(yīng)大于4.5V；
若電源電壓為6V，燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U_滑=6V-4.5V=1.5V；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω時(shí)，此時(shí)電路中的電流值大約為：I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{1.5V}{\frac{1}{2}×20Ω}$=0.15A，與電流表指針位置不符；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω時(shí)，此時(shí)電路中的電流會(huì)更小，不符合題意；
若電源電壓為8V，燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U_滑=8V-4.5V=3.5V；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω時(shí)，此時(shí)電路中的電流值大約為：I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3.5V}{\frac{1}{2}×20Ω}$=0.35A，與指針位置相符；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω時(shí)，此時(shí)電路中的電流值大約為：I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3.5V}{\frac{1}{2}×50Ω}$=0.14A，與指針位置不符；
由以上分析可知，所選用的電源電壓為8V，變阻器的規(guī)格為“20Ω 2A”，電流表選用0～0.6A的量程，示數(shù)為0.3A；
小燈泡的電功率為：P=UI=4.5V×0.3A=1.35W．
故答案為：①見(jiàn)上圖；②（a）0.3A；（b）1.35W；（c）8V、“20Ω 2A”．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，題目中給出了有關(guān)的信息，讓推斷燈泡的額定功率，關(guān)鍵能夠根據(jù)所給出的實(shí)際情況判斷出燈泡的額定電壓、電源電壓，有一定的難度．