Question

15．甲、乙同学分别做“测得小灯泡的电功率”实验，他们使用的实验器材中，电源电压不同（但均为2伏的整数倍），滑动变阻器分别标有“10Ω2A”和“20Ω 2A”字样，待测小灯都标有“0.3A”字样，且额定功率均在1.2～1.8瓦之间．甲、乙两同学各自选取一个变阻器、小灯、电源及其它器材按要求正确连接电路并进行实验．他们闭合电键后，移动变阻器滑片的位置，发现当小灯正常发光时，滑片的位置都恰好在中点处（即接入电路的电阻为最大值的一半），但观察到甲同学的灯泡比较暗．
（1）他们判断小灯泡正常发光的依据是通过灯泡的电流为0.3A．
（2）甲同学所用的电源电压为6伏，变阻器的最大阻值为10欧；乙同学所用的电源电压为8伏，被测小灯泡的额定电功率为1.5瓦．

Answer 1

分析 （1）已知小灯泡额定电流为0.3A，由此可以判断小灯泡是否正常发光；
（2）根据额定电功率的范围确定额定电压的范围；
由滑动变阻器的两个值判断出变阻器两端的电压，根据串联电路的电压关系结合电源电压为2V的整数倍确定电源电压及变阻器的规格；
计算出变阻器两端的电压，根据电源电压，得出灯泡的额定电压，由P=UI计算出其额定电功率．

解答 解：
（1）由题可知，小灯泡额定电流为0.3A，所以当电路中电流表示数达到0.3A时灯泡正常发光；
（2）灯泡的额定电流为0.3A，电功率的范围为1.2～1.8瓦之间，根据P=UI，
若额定功率为1.2W，则灯泡的额定电压为U=$\frac{P}{I}$=$\frac{1.2W}{0.3A}$=4V，若额定电压为1.8W，则灯泡的额定电压U′=$\frac{P′}{I′}$=$\frac{1.8W}{0.3A}$=6V，
所以两盏灯泡的额定电压的范围为：4V～6V；
若变阻器的最大阻值为10Ω，则灯泡正常发光时，变阻器两端的电压U_滑=IR_滑=0.3A×$\frac{1}{2}$×10Ω=1.5V，
电源电压等于变阻器两端的电压与灯泡两端的电压之和，电源电压范围为：5.5V～7.5V，又电源电压为2V的整数倍，则电源电压应为6V，此灯泡的额定电压为U_额=6V-1.5V=4.5V；
若变阻器的阻值为20Ω，则灯泡正常发光时，变阻器两端的电压U_滑′=IR_滑′=0.3A×$\frac{1}{2}$×20Ω=3V，
电源电压等于变阻器两端的电压与灯泡两端的电压之和，电源电压范围为：7V～9V，又电源电压为2V的整数倍，所以电源电压为8V，灯泡的额定电压U_额=8V-3V=5V；
两灯泡的额定电流相同，甲同学实验中灯泡发光比较暗，即额定功率较小，由U=$\frac{P}{I}$可知，甲的额定电压较小，所以甲同学所用灯泡的额定电压为4.5V，电源电压为6V，串联的变阻器最大阻值为10Ω；
乙同学所用灯泡的额定电压为5V，电源电压为8V，变阻器的最大阻值为20Ω，额定功率为P_额=U_额I=5V×0.3A=1.5W．
故答案为：（1）通过灯泡的电流为0.3A；（2）6；10；8；1.5．

点评 本题考查串联电路的特点、滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用、以及功率计算公式的应用，涉及的内容较多，并且具有一定的难度，关键是分析出电源电压值．