Question

某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，所用滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，待测小灯的额定电压为“2.2V”、“3.8V”和“6.3V”中的一个．该同学正确连接电路，闭合电键后，发现小灯发光较暗，电流表、电压表示数如（a）、（b）所示．接着他进行了某些操作后，再次闭合电键移动滑动变阻器的滑片进行实验，发现当滑片恰好在中点位置（即滑动变阻器接入电路的电阻为10欧）时，小灯正常发光．
（1）在图（c）中标出待测小灯正常发光时的电压表示数及其所使用的接线柱．
（2）求出待测小灯的额定功率．

Answer 1

解：
（1）由图知，电流表选择的是0～0.6A量程，对应的分度值为0.02A，此时的示数为0.18A；电压表选择的是0～3V量程，对应的分度值为0.1V，此时的示数为2.4V，已知小灯发光较暗，所以额定电压不能是2.2V；
刚闭合开关时，滑动变阻器两端电压为U_滑=IR_滑=0.18A×20Ω=3.6V，
则电源电压U=U_灯+U_滑=2.4V+3.6V=6V，虽然“进行了某些操作”，但没有改变电源电压，所以灯泡额定电压不能为6.3V，只能是3.8V．
所以电压表选择0～3.8V量程，选择“15”和“-”接线柱；
（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为U'_滑=U-U_额=6V-3.8V=2.2V，
灯泡的额定电流为I_额=I'_滑===0.22A，
灯泡的额定功率为P_额=U_额I_额=3.8V×0.22A=0.836W．
答：（1）待测小灯正常发光时的电压表示数及其所使用的接线柱如下：
；
（2）灯泡额定功率为0.836W．
分析：（1）首先明确（a）（b）两个电表选择的量程及对应的分度值，读出此时灯泡两端电压和通过的电流；闭合开关时，滑动变阻器滑片位于最大阻值处，根据串联电路电流处处相等，滑动变阻器两端电压可以得出；已知灯泡两端电压和滑动变阻器两端电压，可以得到电源电压，比较得到灯泡的额定电压；
（2）灯泡正常发光时，两端电压等于额定电压；已知灯泡额定电压和电源电压，可以得到滑动变阻器两端电压，已知滑动变阻器接入电路电阻和两端电压，可以得到电路电流；已知灯泡额定电压和此时的电流，利用公式P=UI得到额定功率．
点评：本实验题涉及滑动变阻器的使用、灯泡额定电压的确定、电功率的计算和欧姆定律的应用知识点等，综合性较强．仔细审题，明白“正确连接电路，闭合电键后，发现小灯发光较暗，”和“滑片恰好在中点位置”表达的含义，是正确解答此题的关键．