Question

18．小王同學(xué)做“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，所用實(shí)驗(yàn)器材齊全并完好，電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍（若干節(jié)新干電池組成），滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“25Ω 2A”字樣，小燈泡上的字跡模糊不清，但只可能是“1.5V”、“2.2V”或“3.0V”中的一個(gè)．
①小王先正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材如圖（a）所示，將滑片移到變阻器的一端，然后將電壓表并聯(lián)在電路中．閉合電鍵后，電流表示數(shù)如圖（b）所示，小燈泡發(fā)光較暗，接著移動(dòng)變阻器的滑片，觀察到小燈泡逐漸變亮，電壓表示數(shù)逐漸變小．
②經(jīng)過(guò)思考，小王發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，并重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．他正確連接電路，操作步驟正確，閉合電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，并觀察電壓表示數(shù)和小燈泡亮度的變化情況，發(fā)現(xiàn)滑片在差不多滑到變阻器中間位置時(shí)小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)剛好變化了0.1 安．
③小王在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題是電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端即接到了bc兩點(diǎn)之間了．請(qǐng)根據(jù)相關(guān)信息判斷出小王所選小燈泡的額定電壓是2.2伏，電源的電壓是6伏，并計(jì)算出小燈的額定功率為0.66瓦．（需寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 ①閉合開(kāi)關(guān)，電壓表與電流表都有示數(shù)，且示數(shù)正常，說(shuō)明電路即不存在斷路也不存在短路；接著移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察到電壓表的示數(shù)逐漸變小，直到為零，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器連接正確，而電壓表逐漸變小，說(shuō)明電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電壓表并聯(lián)與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)；
②根據(jù)①中的電路連接，可得電流表的第一次示數(shù)，當(dāng)連入電路的電阻減小時(shí)，電路中的電流增大，由此分析解答；
利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)和電流相等，分析確定小燈泡的額定電壓，進(jìn)而確定電源電壓，再利用P=UI求得額定功率．

解答 解：
①閉合電鍵，電壓表與電流表都有示數(shù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察到小燈泡逐漸變亮，電壓表示數(shù)逐漸變小，說(shuō)明電壓表測(cè)的不是待測(cè)電阻兩端的電壓，而是測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端即接到了bc兩點(diǎn)之間了；
②根據(jù)①可知當(dāng)電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端時(shí)，由圖b可知電流表的示數(shù)為I=0.2A；
在正確連接電路，操作步驟正確；閉合電鍵，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)滑片在中點(diǎn)附近時(shí)小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)變化了0.1安，則此時(shí)電路中電阻減小，總電壓不變時(shí)，電流增大，
所以此時(shí)的電流為I′=0.2A+0.1A=0.3A；
滑片P在中點(diǎn)附近時(shí)，則R_滑′=12.5Ω左右，
所以變阻器兩端的電壓約為U_滑′=I_L R_滑′=0.3A×12.5Ω=3.75V，
a、若U_L=1.5V，則電源電壓U=U_L+U_滑′=1.5V+3.75V=5.25V，
由于電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍，而5.25V不是1.5V的整數(shù)倍，故燈泡的額定電壓不是1.5V；                           
b、若U_L=3.0 V，則電源電壓U=U_L+U_滑′=3.0V+3.75V=6.75V，
由于電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍，而6.75V不是1.5V的整數(shù)倍，故燈泡的額定電壓不是3.0 V．  
c、若U_L=2.2V，則電源電壓U=U_L+U_滑′=2.2V+3.75V=5.95V≈6V，
由于6V為1.5V的整數(shù)倍，所以燈泡的額定電壓是2.2V，電源電壓為U=6V，
則小燈的額定功率P_額=U_L I_L=2.2V×0.3A=0.66W；                  
故答案為：電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端即接到了bc兩點(diǎn)之間了；2.2；6；0.66．

點(diǎn)評(píng) 知道并理解串聯(lián)電路中電壓、電流的關(guān)系，并能結(jié)合歐姆定律和電功率公式進(jìn)行分析計(jì)算是解決該題的關(guān)鍵．