Question

某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。已知小灯泡L的额定电压为2.5V，定值电阻R₀的阻值为20Ω，电源电压U保持不变。

（1）请根据图甲将图乙中的实验电路连接完整（导线不允许交叉）
（2）开关S连接触点“1”，滑动变阻器的滑片从最左端移到最右端时，电流表的指针在图20丙所示的位置，则电源电压U＝______V。
（3）开关S仍连接触点“1”，滑动变阻器的滑片向左移到某一位置时，电流表的示数为0.15A，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为______ Ω；再将开关S连接触点“2”，电流表的示数为0.2A，则小灯泡的实际功率为______W；为了使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片应向______滑动。（5分）

Answer 1

（1）如图示，

（2）6，（3）20，0.4，右

解析试题分析：由电路图连实物图，此电路是并联的。从电源正极开始，按照电流方向，先连其中一条支路，找到分点与合点，从分点开始连接另一条支路到合点，滑动变阻器在电路图和实物图中接入电路的部分要对应。S连接触点“1”时，滑片处于最右端，只有R₀接入电路，根据U=IR计算电源电压。根据U=IR，先求R₀的电压，再根据串联电路电压特点，求滑动变阻器电压，最后求滑动变阻器的最大阻值。S连接触点“2”时，根据U=IR，求滑动变阻器的电压，根据串联电压特点，求灯泡电压，根据P=UI，计算灯泡的实际功率。
要使灯泡正常工作，灯泡电压要增大，电路电流增大，电路总电阻减小，滑动变阻器电阻减小，滑片右移。
（1）从电源正极开始，按照电流方向依次连接电流表、滑动变阻器、R₀、触点“1”、S，到电源负极，补全电路，滑动变阻器接右半段，接右下端接线柱。
分点在滑动变阻器和R₀之间任意接线柱，合点在S点。
从分点开始，经灯泡、触点“2”到S点，如图。

（2）S连接触点“1”，滑片移到最右端，只有R₀接入电路。
电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.3A，
所以电源电压：U=IR₀=0.3A×20Ω=6V。
（3）滑片左移某一位置，滑动变阻器与R₀串联，I₁=I₀=0.15A。
R₀两端电压为：U₀=I₀R₀=0.15A×20Ω=3V。
所以滑动变阻器电压为：U₁=U-U₀=6V-3V=3V。
所以滑动变阻器连入电路的电阻为：。
S连接触点“2”，电流表示数为0.2A，灯泡与滑动变阻器串联，I_L=I₂=0.2A。
滑动变阻器电压：U₂=I₂R₁=0.2A×20Ω=4V。
灯泡电压为：U_L=U-U₂=6V-4V=2V。
所以，P_L=U_LI_L=2V×0.2A=0.4W。
要使灯泡正常发光，灯泡电压从2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电阻减小，滑动变阻器接右半段，滑片右移。
考点：此题考查的是测量小灯泡的电功率。
点评：本题通过开关触点的变化、滑片移动，使电路处于不同状态，给人的感觉很乱，因此一定要弄清有几个过程，可以每个过程画一个等效电路，在图上标出已知量，对解题会有一定的帮助。