Question

18．小王同学做“测定小灯泡的电功率”实验，所用实验器材齐全并完好，电源电压为1.5伏的整数倍（若干节新干电池组成），滑动变阻器上标有“25Ω 2A”字样，小灯泡上的字迹模糊不清，但只可能是“1.5V”、“2.2V”或“3.0V”中的一个．
①小王先正确串联实验器材如图（a）所示，将滑片移到变阻器的一端，然后将电压表并联在电路中．闭合电键后，电流表示数如图（b）所示，小灯泡发光较暗，接着移动变阻器的滑片，观察到小灯泡逐渐变亮，电压表示数逐渐变小．
②经过思考，小王发现了问题，并重新进行实验．他正确连接电路，操作步骤正确，闭合电键，移动滑动变阻器的滑片，并观察电压表示数和小灯泡亮度的变化情况，发现滑片在差不多滑到变阻器中间位置时小灯泡正常发光，此时电流表的示数刚好变化了0.1 安．
③小王在第一次实验时出现的问题是电压表并联在滑动变阻器两端即接到了bc两点之间了．请根据相关信息判断出小王所选小灯泡的额定电压是2.2伏，电源的电压是6伏，并计算出小灯的额定功率为0.66瓦．（需写出计算过程）

Answer 1

分析 ①闭合开关，电压表与电流表都有示数，且示数正常，说明电路即不存在断路也不存在短路；接着移动滑动变阻器的滑片，观察到电压表的示数逐渐变小，直到为零，说明滑动变阻器连接正确，而电压表逐渐变小，说明电压表测滑动变阻器两端的电压，电压表并联与滑动变阻器并联；
②根据①中的电路连接，可得电流表的第一次示数，当连入电路的电阻减小时，电路中的电流增大，由此分析解答；
利用串联电路的分压特点和电流相等，分析确定小灯泡的额定电压，进而确定电源电压，再利用P=UI求得额定功率．

解答 解：
①闭合电键，电压表与电流表都有示数，移动滑动变阻器滑片，观察到小灯泡逐渐变亮，电压表示数逐渐变小，说明电压表测的不是待测电阻两端的电压，而是测滑动变阻器两端的电压，电压表并联在滑动变阻器两端即接到了bc两点之间了；
②根据①可知当电压表并联在滑动变阻器两端时，由图b可知电流表的示数为I=0.2A；
在正确连接电路，操作步骤正确；闭合电键，移动滑动变阻器的滑片，发现滑片在中点附近时小灯泡正常发光，此时电流表的示数变化了0.1安，则此时电路中电阻减小，总电压不变时，电流增大，
所以此时的电流为I′=0.2A+0.1A=0.3A；
滑片P在中点附近时，则R_滑′=12.5Ω左右，
所以变阻器两端的电压约为U_滑′=I_L R_滑′=0.3A×12.5Ω=3.75V，
a、若U_L=1.5V，则电源电压U=U_L+U_滑′=1.5V+3.75V=5.25V，
由于电源电压为1.5伏的整数倍，而5.25V不是1.5V的整数倍，故灯泡的额定电压不是1.5V；                           
b、若U_L=3.0 V，则电源电压U=U_L+U_滑′=3.0V+3.75V=6.75V，
由于电源电压为1.5伏的整数倍，而6.75V不是1.5V的整数倍，故灯泡的额定电压不是3.0 V．  
c、若U_L=2.2V，则电源电压U=U_L+U_滑′=2.2V+3.75V=5.95V≈6V，
由于6V为1.5V的整数倍，所以灯泡的额定电压是2.2V，电源电压为U=6V，
则小灯的额定功率P_额=U_L I_L=2.2V×0.3A=0.66W；                  
故答案为：电压表并联在滑动变阻器两端即接到了bc两点之间了；2.2；6；0.66．

点评 知道并理解串联电路中电压、电流的关系，并能结合欧姆定律和电功率公式进行分析计算是解决该题的关键．