Question

（2013?上海二模）小華同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，實驗器材齊全并完好，其中：電源電壓為6伏且不變，待用滑動變阻器有兩種規(guī)格（分別標有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”的字樣），所用小燈是額定電壓為“2.2V”、“3.8V”和“4.5V”中的一個，估計小燈的額定功率在1.8瓦以內(nèi)．小華連接電路，閉合電鍵后，移動變阻器的滑片，他發(fā)現(xiàn)當滑片在中點附近某位置時，小燈接近正常發(fā)光，此時電流表、電壓表的示數(shù)如圖所示．當他確定小燈的額定電壓后，稍許移動了滑片的位置使小燈正常發(fā)光，此時電流表指針的位置恰好跟圖中電流表指針的位置相差一格．
①求圖中電流表的示數(shù)．
②求小燈可能的額定功率并計算說明所用變阻器的規(guī)格．

Answer 1

分析：（1）知道小燈的額定功率在1.8瓦以內(nèi)和最小電壓，根據(jù)I=

P

U

求出燈泡的最大電流的可能值，結合電壓表指針的位置確定電流表的量程，讀出電流表的示數(shù)；
（2）根據(jù)電源的電壓和電壓表指針的位置確定燈泡正常發(fā)光時電壓表量程，根據(jù)電壓表的分度值讀出示數(shù)讀出電壓表的示數(shù)；當電壓表并聯(lián)在燈泡兩端時，根據(jù)小燈正常發(fā)光時電流表指針的位置恰好跟圖中電流表指針的位置相差一格確定燈泡的額定電壓，再根據(jù)電壓表的示數(shù)到燈泡額定電壓示數(shù)的變化分析燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，利用此時滑動變阻器接近中間位置確定滑動變阻器的規(guī)格；當電壓表并聯(lián)在變阻器兩端時，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，進一步確定燈泡可能的額定電壓，然后確定燈泡額定電壓對應的額定電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，根據(jù)估計小燈的額定功率在1.8瓦以內(nèi)確定燈泡此時可能的額定功率，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，利用此時滑動變阻器接近中間位置確定滑動變阻器的規(guī)格．

解答：解：①估計小燈的額定功率在1.8瓦以內(nèi)，最小可能的額定電壓為2.2V，
根據(jù)P=UI可知，燈泡的最大可能為：
I_max=

P

Umin

=

1.8W

2.2V

≈0.82A，
結合電流表指針的位置可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.42A；
②電源的電壓為6V，結合電壓表指針的位置可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V，
∵燈泡正常發(fā)光時電流表指針的位置恰好跟圖中電流表指針的位置相差一格，
∴燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.2V，
A、要使燈泡兩端的電壓由2V變?yōu)?.2V，則應減小滑動變阻器接入電路中的電阻，增大電路中的電流，則燈泡的額定電流為0.44A，
則額定功率可能為：
P_額=U_額I_額=2.2V×0.44A=0.968W，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_變=U-U_L=6V-2.2V=3.8V，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_變=

U變

I額

=

3.8V

0.44A

≈8.64Ω，
∵滑動變阻器接近中間位置，
∴變阻器的規(guī)格為“20歐 2安”；
B、若電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端時，燈泡兩端的電壓：
U_額=U-U_變=6V-2V=4V，
∴燈泡的額定電壓可能為3.8V，可能為4.5V，
要是燈泡兩端的電壓由4V變?yōu)?.8V，則應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，減小電路中的電流，即額定電流為0.4A；同理要使電壓表的示數(shù)由4V變?yōu)?.5V，應減小變阻器接入電路中的電阻，電路中的電流增大，即燈泡的額定電流為0.44A；
燈泡的額定功率可能為：
P_額=U_額I_額=3.8V×0.4A=1.52W，P_額′=U_額I_額′=4.5V×0.44A=1.98W，
∵估計小燈的額定功率在1.8瓦以內(nèi)，
∴此時燈泡的電功率為1.52W，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_變=

U變

I額

=

2.2V

0.4A

=5.5Ω，
∵滑動變阻器接近中間位置，
∴變阻器的規(guī)格為“10歐 2安”．
答；①圖中電流表的示數(shù)為0.42A；
②小燈可能的額定功率可能為0.968W，此時所用變阻器的規(guī)格為“20歐 2安”；燈泡的額定功率也可能為1.52W，此時所用變阻器的規(guī)格為“10歐 2安”．

點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據(jù)燈泡額定電流不肯能超過的值結合電流表指針的位置確定電流表的示數(shù)和根據(jù)滑動變阻器接近位于中間位置確定滑動變阻器的規(guī)格．