Question

10．小王做“测定小灯泡电功率”实验，现有电源（电压保持不变）、待测小灯、电压表、电流表、滑动变阻器（“50Ω 1A”、“20Ω 1A”两种规格）、电键及导线若干，其中待测小灯上只有所标“0.18A”（指小灯正常工作电流）字样清晰可见．他连接电路，闭合电键，接着他移动滑片，发现电流表示数逐渐增大，电压表示数始终为6伏，当滑片恰好移动到中点位置时，小灯正常发光．他经过思考分析，在没有更换实验器材的情况下重新正确连接电路，并规范操作，闭合电键发现电流表、电压表示数分别为0.12安和3.6伏．
（1）请说明小王判断小灯正常发光的理由：电流表的示数恰好等于0.18A．
（2）实验中所用滑动变阻器的最大阻值为20欧，电源电压为6伏，小灯泡的额定功率为0.756瓦．

Answer 1

分析 （1）当通过灯的电流为0.18A时，灯正常发光，由此判断灯泡是否正确发光；
（2）由闭合电键后移动滑片，电压表示数始终为6伏，判断电压表所测电压，从而可知电源电压；
闭合电键，接着他移动滑片，发现电流表示数逐渐增大，电压表示数不变，根据分压原理判断电压表的连接位置；
由正确连接电路，并规范操作，闭合电键发现电流表、电压表示数分别为0.12A和3.6V，由此根据串联电路特点和欧姆定律计算变阻器的最大阻值；
由滑片恰好移动到中点位置时，小灯正常发光，根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡两端电压，由P=UI计算灯的额定功率．

解答 解：
（1）待测小灯上标有“0.18A”（指小灯正常工作电流），所以，当电流表示数为0.18A时，灯正常工作；
（2）他连接电路，闭合电键，移动滑片，发现电压表示数不变，说明电压表测量的是电源电压，故电源电压为6V；
重新正确连接电路，电压表应测的是灯泡两端电压，此时电压表示数为3.6伏，
闭合开关前滑动变阻器的滑片应在最大值处，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时变阻器连入电路中的电阻大小：
R′=$\frac{U'}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-3.6V}{0.12A}$=20Ω，
所以选用的是“20Ω 1A”变阻器；
根据当滑片移动到中点位置时，小灯正常发光，电路中电流：I′=I_额=0.18A，
此时灯泡两端电压达到额定电压，所以：
U_额=U-U_滑=U-I′×$\frac{1}{2}$R′=6V-0.18A×$\frac{1}{2}$×20Ω=4.2V，
小灯泡的额定功率为：P_额=U_额I_额=4.2V×0.18A=0.756W．
故答案为：（1）电流表的示数恰好等于0.18A；（2）20；6；0.756．

点评 本题是测定小灯泡电功率的实验，考查了串联电路特点和欧姆定律的应用以及实验的操作等，根据实验现象判断电源电压和电压表的所测量是关键，还要知道灯泡正常发光时的电压和电流分别等于其额定电压和额定电流．