Question

小伟和小莉同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源（电压为4.5伏）、电压表、电流表、滑动变阻器两个（甲标有“12Ω2A”、乙标有“20Ω2A”字样）、电键及导线若干，已知两个小灯的额定电压分别为1.5伏和3伏，额定功率均不超过1瓦。小伟和小莉各自选取一个变阻器、小灯及其它器材连接电路，闭合电键后，移动变阻器的滑片，直至两个电路中电压表的示数均为3伏时，发现两小灯均已正常发光。这时，小伟电路中变阻器的滑片在中点位置附近、电流表的示数如图所示；小莉对比后发现电路中小灯的亮度比小伟选用的小灯暗。两位同学交流后，发现其中一位同学的电路连接有误，小莉将此时电压表和电流表的示数相乘，得到的电功率为0.96瓦。

（1）实验中电路连接有误的是          （选填“小伟”或“小莉”）。
（2）小伟同学选用的变阻器为         （选填“甲”或“乙”），所测小灯的额定功率为         瓦。
（3）求小莉同学所测小灯的额定功率。（需写出计算过程）
                                                                        

Answer 1

（1）小莉；（2）甲；0.72；（3）由题意及以上分析知，小莉所用灯泡额定电压U_额2=1.5V灯泡正常发光时流过灯泡的电流I₂=P_变阻器 /U_变阻器 ="0.96W" /3V =0.32A，P₂=U_L2I₂=1.5V×0.32A=0.48W

试题分析：（1）（2）由题意知：两灯泡正常发光时的电流分别为I₁="P" /U₁ ="1W" /1.5V ≈0.7A；I₂="P/" U₂ ="1W" /3V ≈0.3A，最大电流均不超过1A，故电流表所选的量程应为0～0.6A，示数为0.24A；又因为滑动变阻器的滑片在中点附近，可知此灯泡的电阻接近12Ω×0.5 =6Ω或20Ω×0.5 =10Ω。若小伟灯泡的额定电压为1.5V，则滑动变阻器的电阻R="U/" I =（4.5V?1.5V）/ 0.24A ≈12.5Ω；若小伟灯泡的额定电压为3V，则电阻R="U" /I =（4.5V?3V）/ 0.24A ≈6.25Ω；由以上分析知，小伟所用的是12Ω的甲滑动变阻器，且灯泡的额定电压为3V，则小伟灯泡的额定功率为P₁=U₁I₁=3V×0.24A=0.72W；小莉灯泡的额定电压为1.5V，电压表应与滑动变阻器并联，故其连接错误；（3）由题意及以上分析可知，灯泡与滑动变阻器串联，小莉所用灯泡的额定电压为U_额=1.5V，其电压表的示数为U_P=3V，得到的电功率为P=0.96W，则此时电路中的电流I=P/U_P="0.96W" /3V =0.32A；则灯泡的额定功率P_额=U_额I=1.5V×0.32A=0.48W．