Question

某同學(xué)利用電壓未知的電源、標(biāo)有“50Ω 1A”字樣的滑動(dòng)變阻器、標(biāo)有“0.25A”字樣的小燈泡、兩只電鍵、電流表和若干導(dǎo)線測(cè)定小燈泡的額定功率，該同學(xué)經(jīng)過(guò)思考先畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，然后按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，并將電鍵S₁閉合、S₂閉合，讀出電流表的示數(shù)為0.2A，這時(shí)他就求出了電源電壓，然后該同學(xué)邊思考邊實(shí)驗(yàn)，再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片到中點(diǎn)位置，此時(shí)小燈恰好正常發(fā)光．
（1）請(qǐng)你畫(huà)出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）請(qǐng)簡(jiǎn)述小燈正常發(fā)光的理由．
（3）請(qǐng)求出小燈泡的額定功率．

Answer 1

解：（1）滑動(dòng)變阻器能改變燈泡電流，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，連接好實(shí)物圖，閉合S₁和S₂，滑動(dòng)變阻器接入電路中電阻最大，電阻為50Ω，讀出電流表的示數(shù)為0.2A，能計(jì)算電源電壓，燈泡電阻未知，只有把燈泡短路才能求得電源電壓，所以S₂把燈泡短路，S₁串聯(lián)在電路中控制整個(gè)電路，電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電流．電路圖如下圖：

（2）燈泡上標(biāo)有“0.25A”，表示燈泡正常工作電流為0.25A，電流表與燈泡串聯(lián)．所以使電流表的示數(shù)為0.25A．
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器單獨(dú)接入電路，電阻最大，電流為0.2A時(shí)，
電源電壓為：U=IR=0.2A×50Ω=10V．
當(dāng)滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)時(shí)，滑片在中點(diǎn)，燈泡正常工作，
所以此時(shí)滑動(dòng)變阻器電壓為U′=I′R′=0.25A×25Ω=6.25V，
所以燈泡額定電壓為：U_L=U-U′=10V-6.25V=3.75V，
所以燈泡額定功率為：P=U_LI′=3.75V×0.25A=0.94W．
答：燈泡額定功率為0.94W．
分析：（1）滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“50Ω 1A”，表示滑動(dòng)變阻器最大阻值為50Ω，允許通過(guò)的最大電流為1A．
由題干內(nèi)容知，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片到中點(diǎn)，能使燈泡正常工作，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器和燈泡串聯(lián)在電路中能改變電路中的電流．
正確操作實(shí)驗(yàn)步驟，滑片處于最大阻值處，連入電路電阻為50Ω，只有滑動(dòng)變阻器單獨(dú)接入電路，測(cè)出電流值，可以求出電源電壓，所以有一個(gè)開(kāi)關(guān)和燈泡并聯(lián)，此時(shí)把燈泡短路．
（2）燈泡上標(biāo)有“0.25A”，表示燈泡正常工作時(shí)的電流為0.25A．
（3）滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器一半電阻接入電路，燈泡正常工作．由滑動(dòng)變阻器電阻和電流計(jì)算滑動(dòng)變阻器電壓，又由電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求得燈泡額定電壓，再根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡額定功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查的形式比較新穎，以往總是讓滑片滑到最大和最小，讓其它用電器總是接入電路，現(xiàn)在把燈泡短路求電源電壓是比較少見(jiàn)的題型．本題的關(guān)鍵是求得電源電壓．