Question

18．小明用如圖所示的電路，做測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)．電源電壓不變，小燈泡的額定電流為0.22A，額定電壓值模糊不清．
（1）小明正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片至小燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器連入電路的電阻恰為最大阻值的一半，在此過程中，電流表的示數(shù)變化范圍為 0.2〜0.22A，但是卻無法從電壓表V上精確讀出額定電壓．
（2）小明經(jīng)過思考后，他在電路中再連接一個(gè)電壓表V′并按規(guī)范重新實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電壓表V的示數(shù)從2V逐漸變大、電壓表V′的示數(shù)從4V逐漸變�。�
（3）電源電壓為6V；小燈泡的額定功率為0.836W．

Answer 1

分析 根據(jù)燈泡和滑動(dòng)變阻器的連接特點(diǎn)，利用歐姆定律分析出各自的電壓變化趨勢(shì)即可知道電壓表V′接在電路中的位置；
電流表V測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端電壓，示數(shù)為2.5V時(shí)，電流為0.25A，可求變阻器連入電路的阻值，進(jìn)而可求最大阻值；
求出電壓表V′示數(shù)（燈泡兩端電壓）為2.0V時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓，可計(jì)算電壓電壓；
利用歐姆定律和電源電壓不變的特點(diǎn)列出等式求出燈泡的額定電壓值，最后利用P=UI求功率．

解答 解：在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)小燈與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)時(shí)，
隨著滑片P的移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值減小，電路中的電流變大，
因燈泡的阻值基本不變，根據(jù)U=IR可知，燈泡兩端的電壓會(huì)變大；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器兩端的電壓會(huì)減小，所以電壓表V′的示數(shù)從4.0伏逐漸變小，
表明電壓表V′并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端；V并聯(lián)在燈泡兩端．
正確連接電路、實(shí)驗(yàn)步驟正確，由于（1）分析可知：
剛閉合開關(guān)時(shí)，電壓表的示數(shù)分別是2V和4V，
且燈泡兩端的電壓是2V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是4V，
則電源電壓：U=U_燈+U_滑=2V+4V=6V；
根據(jù)在實(shí)驗(yàn)過程中電流表A示數(shù)的范圍為0.20～0.22安可知，
此時(shí)電路中電流I=0.20A．
由歐姆定律得，變阻器最大的阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω，
根據(jù)在實(shí)驗(yàn)過程中電流表A示數(shù)的范圍為0.20～0.22安可知，
小燈正常發(fā)光時(shí)的電流I′=0.22A，
當(dāng)滑片至小燈正常發(fā)光時(shí)，因變阻器連入電路恰為最大阻值的一半，
所以R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；
由歐姆定律得，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U′=I′R′=0.22A×10Ω=2.2V，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)得：燈泡的額定電壓：
U_額=U-U′=6V-2.2V=3.8V．
則小燈泡的額定功率：
P_額=U_額I′=3.8V×0.22A=0.836W．
故答案為：6；0.836．

點(diǎn)評(píng) 關(guān)鍵是會(huì)綜合利用滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻和電源的電壓以及小燈泡的規(guī)格確定燈泡的額定電壓等，綜合性較強(qiáng)、難度較大．