Question

16．小明做“测定小灯泡电功率”的实验，其中小灯泡上只标有“0.22A”字样．
（1）如图是他未完成的实验电路，请你用笔画线代替导线将电路连接正确：
（2）闭合开关前，滑片应放在A端（填“A”或“B”）；
（3）该实验中，滑动变阻器除了能保护电路外，主要作用还有：改变小灯泡两端的电压；
（4）他实验步骤正确，闭合开关，移动滑片至小灯泡正常发光时，变阻器连入电路的电阻恰为最大阻值的一半，但此时无法从电压表V上精确读出额定电压．但他观察到在上述实验过程中，电流表A的示数范围为0.20～0.22A．经思考后，他在电路中再连接一个电压表V′并按规范重新实验，发现电压表V的示数从2.0V逐渐变大、电压表V′的示数从4.0V逐渐变小．
①电压表V′接在电路中的位置是电压表V′并联在滑动变阻器两端．
②根据相关信息可计算出电源电压为6V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，小灯泡的额定功率为0.836W．

Answer 1

分析 （1）根据小灯泡的额定电流选择电流表的量程，电流表要串联在电路中，电压表要并联在电路中；
（2）为保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器滑片要位于最大阻值处．
（3）滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以改变灯泡两端电压．
（4）①根据灯泡和滑动变阻器的连接特点，利用欧姆定律分析出各自的电压变化趋势即可知道电压表V′接在电路中的位置；
②电流表V测量滑动变阻器两端电压，示数为2.5V时，电流为0.25A，可求变阻器连入电路的阻值，进而可求最大阻值；
求出电压表V′示数（灯泡两端电压）为2.0V时，滑动变阻器两端电压，可计算电压电压；
利用欧姆定律和电源电压不变的特点列出等式求出灯泡的额定电压值，最后利用P=UI求功率．

解答 解：（1）小灯泡的额定电流为0.22A＜0.6A，电流表应选择0～0.6A的量程，故将电流表的“0.6”接线柱与灯泡的左接线柱连接；
电压表要并联在电路中，即将电压表与小灯泡并联，故将电压表的“-”接线柱与灯泡的左接线柱连接；如下图所示：

（2）要使滑动变阻器滑片位于最大阻值处，也就是在离已连接的下端的接线柱最远的位置，由实物电路可知，需要将滑片放在A端．
（3）滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和部分电路两端的电压，即改变灯泡两端电压；
（4）①在“测定小灯泡的电功率”实验中，待测小灯与滑动变阻器串联，规范实验时，
随着滑片P的移动，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中的电流变大，
因灯泡的阻值基本不变，根据U=IR可知，灯泡两端的电压会变大；
根据串联电路的电压特点可知：滑动变阻器两端的电压会减小，所以电压表V′的示数从4.0伏逐渐变小，
表明电压表V′并联在滑动变阻器的两端；V并联在灯泡两端．
②正确连接电路、实验步骤正确，由于（1）分析可知：
刚闭合开关时，电压表的示数分别是2V和4V，
且灯泡两端的电压是2V，滑动变阻器两端的电压是4V，
则电源电压：U=U_灯+U_滑=2V+4V=6V；
根据在实验过程中电流表A示数的范围为0.20～0.22安可知，
此时电路中电流I=0.20A．
由欧姆定律得，变阻器最大的阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，
根据在实验过程中电流表A示数的范围为0.20～0.22安可知，
小灯正常发光时的电流I′=0.22A，
当滑片至小灯正常发光时，因变阻器连入电路恰为最大阻值的一半，
所以R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；
由欧姆定律得，此时滑动变阻器两端的电压：
U′=I′R′=0.22A×10Ω=2.2V，
根据串联电路的电压特点得：灯泡的额定电压：
U_额=U-U′=6V-2.2V=3.8V．
则小灯泡的额定功率：
P_额=U_额I′=3.8V×0.22A=0.836W．
故答案为：（1）见上图；
（2）A；
（3）改变小灯泡两端的电压；
（4）①并电压表V′并联在滑动变阻器两端；②6；20；0.836．

点评 此题是测量小灯泡的额定功率，考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用及电功率的计算等知识，一定掌握串联电路电流、电压特点，会灵活应用欧姆定律和功率公式；
关键是会综合利用滑动变阻器接入电路的电阻和电源的电压以及小灯泡的规格确定灯泡的额定电压等，综合性较强、难度较大．