Question

10．小王做“測定小燈泡電功率”實驗，現(xiàn)有電源（電壓保持不變）、待測小燈、電壓表、電流表、滑動變阻器（“50Ω 1A”、“20Ω 1A”兩種規(guī)格）、電鍵及導線若干，其中待測小燈上只有所標“0.18A”（指小燈正常工作電流）字樣清晰可見．他連接電路，閉合電鍵，接著他移動滑片，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)逐漸增大，電壓表示數(shù)始終為6伏，當滑片恰好移動到中點位置時，小燈正常發(fā)光．他經(jīng)過思考分析，在沒有更換實驗器材的情況下重新正確連接電路，并規(guī)范操作，閉合電鍵發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)分別為0.12安和3.6伏．
（1）請說明小王判斷小燈正常發(fā)光的理由：電流表的示數(shù)恰好等于0.18A．
（2）實驗中所用滑動變阻器的最大阻值為20歐，電源電壓為6伏，小燈泡的額定功率為0.756瓦．

Answer 1

分析 （1）當通過燈的電流為0.18A時，燈正常發(fā)光，由此判斷燈泡是否正確發(fā)光；
（2）由閉合電鍵后移動滑片，電壓表示數(shù)始終為6伏，判斷電壓表所測電壓，從而可知電源電壓；
閉合電鍵，接著他移動滑片，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)逐漸增大，電壓表示數(shù)不變，根據(jù)分壓原理判斷電壓表的連接位置；
由正確連接電路，并規(guī)范操作，閉合電鍵發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)分別為0.12A和3.6V，由此根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算變阻器的最大阻值；
由滑片恰好移動到中點位置時，小燈正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡兩端電壓，由P=UI計算燈的額定功率．

解答 解：
（1）待測小燈上標有“0.18A”（指小燈正常工作電流），所以，當電流表示數(shù)為0.18A時，燈正常工作；
（2）他連接電路，閉合電鍵，移動滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)不變，說明電壓表測量的是電源電壓，故電源電壓為6V；
重新正確連接電路，電壓表應測的是燈泡兩端電壓，此時電壓表示數(shù)為3.6伏，
閉合開關前滑動變阻器的滑片應在最大值處，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，此時變阻器連入電路中的電阻大小：
R′=$\frac{U'}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-3.6V}{0.12A}$=20Ω，
所以選用的是“20Ω 1A”變阻器；
根據(jù)當滑片移動到中點位置時，小燈正常發(fā)光，電路中電流：I′=I_額=0.18A，
此時燈泡兩端電壓達到額定電壓，所以：
U_額=U-U_滑=U-I′×$\frac{1}{2}$R′=6V-0.18A×$\frac{1}{2}$×20Ω=4.2V，
小燈泡的額定功率為：P_額=U_額I_額=4.2V×0.18A=0.756W．
故答案為：（1）電流表的示數(shù)恰好等于0.18A；（2）20；6；0.756．

點評 本題是測定小燈泡電功率的實驗，考查了串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應用以及實驗的操作等，根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷電源電壓和電壓表的所測量是關鍵，還要知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和電流分別等于其額定電壓和額定電流．