Question

小美做“测定小灯泡的电功率“实验，小灯泡的额定电压为3.8伏，电源电压为1.5伏的整数倍且不变．她正确连接电路，将滑片移到滑动变阻器的另一端，闭合电键发现电压表、电流表的是数分别为3伏和0.2安，小灯泡的亮度偏暗．然后她向变阻器的另一端移动滑片，发现小灯泡继续变暗；当滑片到达另一端时，电压表、电流表的示数如图（a）、（b）所示．

①小美在器材选择以及操作过程中存在的问题是________，她所使用的变阻器的最大阻值为________欧．
②小美改正了上述问题，重新设计电路进行实验，并能通过观察电压表的示数准确判断出小灯泡是否正常发光．当她移动变阻器的滑片到中点位置（即变阻器接入电路的电阻为最大值的一半）时，发现小灯泡恰好正常发光，此时电压表指针恰好位于刻度线上，则电源电压为________伏，小灯泡的额定功率为________瓦．

Answer 1

器材选择存在的问题：选择电源电压太小；操作存在的问题：闭合开关前滑片没有置于最大阻值处    20    6或7.5或9    0.836或1.406或1.976
分析：①电源电压应大于灯泡额定电压，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于阻值最大处；
将滑片移到滑动变阻器的另一端，闭合电键，小灯泡的亮度偏暗，然后她向变阻器的另一端移动滑片，
发现小灯泡继续变暗，小灯泡继续变暗说明电路电流继续减小，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变大，
说明闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，闭合开关时电压表示数等于电源电压，
根据电压表与电流表示数，由欧姆定律可以求出灯泡阻值；
由图示电表确定其量程与分度值，读出其示数，由串联电路特点与欧姆定律可以求出滑动变阻器阻值．
②灯泡额定电压电压是3.8V，如果电压表与灯泡并联，如果用小量程，灯泡正常发光时超过其量程，
则电压表应该用大量程，大量程的分度值是0.5V，灯泡额定电压是3.8V，灯泡正常发光时，
电压表指针不可能指在刻度线上，因此电压表应该与滑动变阻器并联，且电压表选用小量程；
由题意知，电流为0.2A时灯泡发光较暗，因此灯泡正常发光时的电流应大于0.2A，
根据串联电路特点及欧姆定律求出电源电压、灯泡正常发光时的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
解答：①由题意可知，电源电压为3V，灯泡额定电压是3.8V，所选电源电压太小；
由题意可知，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为零，这是错误的，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于最大阻值处；
电源电压是3V，电压表量程应该为0～3V，由图示电压表可知，其分度值是0.1V，示数为1V，
由图示电流表可知其示数为0.1A，由串联电路特点可知，滑动变阻器电压为3V-1V=2V，
∵I=，∴滑动变阻器最大阻R_滑最大===20Ω．
②由题意可知，电压表与滑动变阻器并联，滑动变阻器滑片在中点，
则滑动变阻器接入电路的阻值为R===10Ω，电源电压是1.5V的整数倍，
a、如果电源电压为4.5V，则灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为4.5V-3.8V=0.9V，
电路电流I==0.09A＜0.2A，灯泡不能正常发光；
b、如果电源电压为6V，灯泡正常发光时滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，
电路电流I==0.22A，灯泡能正常发光，灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.22A=0.836W；
c、如果电源电压为7.5V，灯泡正常发光时滑动变阻器电压为7.5V-3.8V=3.7V，此时电路电流I==0.37A，
灯泡额定功率为P=UI=3.8V×0.37A=1.406W；如果电源电压是9V，
灯泡正常发光时滑动变阻器电压为9V-3.8V=5.2V，电路电流I==0.52A，
灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.52A=1.976W；如果电源电压为10.5V，
则灯泡正常发光时电流大于0.6A，超出电流表量程，且功率较大，与灯泡实际功率不符；
故电源电压可能为：6V、7.5V、9V，灯泡额定功率可能为0.836W、1.406W、1.976W．
故答案为：①器材选择存在的问题：选择电源电压太小；操作存在的问题：闭合开关前滑片没有置于最大阻值处；20；
②6V或7.5V或9V；0.836或1.406或1.976．
点评：本题考查了实验操作分析、求滑动变阻器阻值、求电源电压与灯泡额定功率等问题，由于不知道电源电压，本题难度较大，要根据题意进行推理，然后答题，解题时注意讨论．