Question

20．小張同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，現有電源（電壓保持不變）、待測小燈（額定功率不小于0.8瓦）、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵及導線若干，其中待測小燈上只有所標“0.25A”（指小燈正常工作電流）字樣清晰可見．他連接電路，操作規(guī)范，閉合電鍵，移動變阻器的滑片至小燈正常發(fā)光時，變阻器連入電路的電阻恰為最大阻值的一半，此時電壓表V的示數為2.5伏．在上述實驗過程中，電流表A示數的范圍為0.20～0.25安．經思考后，他在電路中再連接一個電壓表V′并按規(guī)范重新實驗，發(fā)現電壓表V′的示數從2.0伏逐漸變大、電壓表V的示數則逐漸變�。�
①請寫出小張將電壓表V接在電路中的位置．并聯在滑動變阻器兩端．
②請根據相關信息計算：滑動變阻器的最大阻值為20歐，電源電壓為6伏，小燈泡的額定功率為0.875瓦．

Answer 1

分析 （1）根據燈泡和滑動變阻器的連接特點，利用歐姆定律分析出各自的電壓變化趨勢即可知道電壓表V接在電路中的位置；
（2）電流表V測量滑動變阻器兩端電壓，示數為2.5V時，電流為0.25A，可求變阻器連入電路的阻值，進而可求最大阻值；
求出電壓表V′示數（燈泡兩端電壓）為2.0V時，滑動變阻器兩端電壓，可計算電壓電壓；
利用歐姆定律和電源電壓不變的特點列出等式求出燈泡的額定電壓值，最后利用P=UI求功率．

解答 解：（1）在“測定小燈泡的電功率”實驗中，待測小燈與滑動變阻器串聯，規(guī)范實驗時，隨著滑片P的移動，滑動變阻器連入電路的阻值減小，電路中的電流變大，因燈泡的阻值基本不變，根據U=IR可知：燈泡兩端的電壓會變大，根據串聯電路的電壓特點可知：滑動變阻器兩端的電壓會減小，所以電壓表V的示數逐漸變小，表明電壓表V并聯在滑動變阻器的兩端；V′并聯在燈泡兩端．
（2）滑動變阻器一半電阻連入電路時，電路中電流I=I_額=0.25A，滑動變阻器兩端電壓U_滑=2.5V，
滑動變阻器的最大阻值：R_大=2R=2×$\frac{{U}_{滑}}{I}$=2×$\frac{2.5V}{0.25A}$=20Ω；
電壓表V′的示數U₁=2.0V時燈泡中電流為0.2A，滑動變阻器兩端電壓U₂=R_大I_小=20Ω×0.2A=4V，
則電源電壓：U=U₁+U₂=2.0V+4.0V=6V；
根據串聯電路的電壓特點得：燈泡的額定電壓U_額=U-U′=6V-2.5V=3.5V．
則P_額=U_額I=3.5V×0.25A=0.875W．
故答案為：①并聯在滑動變阻器兩端；②20；6；0.875．

點評 本題考查燈泡功率的測量，一定掌握串聯電路電流、電壓特點，會靈活應用歐姆定律和功率公式．關鍵是明確實驗原理和電路連接．