Question

9．小紅做“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，電源電壓保持不變，實(shí)驗(yàn)器材齊全且完好，小燈泡的額定電流為0.2A，額定電壓值看不清楚．
（1）小紅正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材，并將滑片放置與變阻器的一端，然后將電壓表并聯(lián)在電路中．閉合開關(guān)后，兩電表的示數(shù)如圖所示，在移動(dòng)變阻器的滑片到另一端的過(guò)程中，觀察到電流表的示數(shù)逐漸增大，但始終小于0.6A，而電壓表的示數(shù)始終保持不變，則她在連接電路時(shí)存在的問(wèn)題是電壓表與電源并聯(lián)（或電壓表測(cè)電源電壓、電壓表接在電源兩端）．
（2）思考后小紅重新實(shí)驗(yàn)，她正確連接電路，操作步驟正確，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩電表指針?biāo)�指的刻度仍與圖所示一致，繼續(xù)移動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，變阻器的滑片恰好位于中心位置，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，則小燈泡的額定電壓是2.5V，額定功率為0.5W．
（3）滑動(dòng)變阻器在該實(shí)驗(yàn)中可以起到保護(hù)電路的作用，而且還可以起到改變燈泡兩端的電壓（或改變電路中的電流，從而改變燈泡兩端的電壓）作用．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)，電壓表與電流表都有示數(shù)，且示數(shù)正常，說(shuō)明電路即不存在斷路也不存在短路；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，電流表示數(shù)變化，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器連接正確，而電壓表示數(shù)不變，說(shuō)明電壓表測(cè)電源電壓，電壓表并聯(lián)在電源兩端；
（2）根據(jù)正確連接電路，操作步驟正確隱含的條件，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，判斷電壓表量程確定此時(shí)電壓表的數(shù)及電源電壓；
根據(jù)歐姆定律，由電流小于0.6A確定電流表量程，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求出變阻器的最大電阻；
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，變阻器的滑片恰好位于中心位置，由串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求出燈的額定電壓；
根據(jù)P_額=U_額定I求燈的額定功率．
（3）滑動(dòng)變阻器在電路中可以保護(hù)電路，還可以改變燈的兩端電壓的作用．

解答 解：（1）閉合開關(guān)，電壓表與電流表都有示數(shù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片電流表示數(shù)發(fā)生變化，電路電流變化，如果如果電壓表連接正確，并聯(lián)在待測(cè)電阻兩端，則電壓表示數(shù)應(yīng)該變化，而現(xiàn)在電路電流變化，電壓表示數(shù)不變，說(shuō)明電壓表測(cè)的不是待測(cè)電阻兩端的電壓，而是測(cè)電源電壓，電壓表與電源并聯(lián)（或電壓表測(cè)電源電壓、電壓表接在電源兩端）；
（2）思考后小紅重新實(shí)驗(yàn)，她正確連接電路，操作步驟正確，說(shuō)明電壓表并聯(lián)在燈的兩端，變阻器連入電路中的電阻最大，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩電表指針?biāo)�指的刻度仍與圖所示一致，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，此時(shí)電壓表的示數(shù)一定小于（1）中的電壓表示數(shù)，故此時(shí)電壓表示數(shù)按小量程讀數(shù)，分度值為0.1V，示數(shù)為U₁=1.5V，（1）中電壓表按大量程讀數(shù)（分度值為0.5V），故電源電壓為7.5V；
因電路中電阻最大，電路中電流最小，應(yīng)小于（1）中的0.6A，故按電流表小量程讀數(shù)（分度值為0.02A），示數(shù)為I₁=0.12A；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U₁=7.5V-1.5V=6V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律結(jié)合歐姆定律，變阻器的最大電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}=\frac{6V}{0.12A}$=50Ω；
繼續(xù)移動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，變阻器的滑片恰好位于中心位置，
此時(shí)變阻器連入電路中的電阻：
R_中=$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，
此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，電路中的電流為I=0.2A；
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，變阻器的電壓：
U_滑中=R_中I=25Ω×0.2A=5V，
由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，因此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，
燈的額定電壓：
U_額定=U-U_滑中=7.5V-5V=2.5V；
燈的額定功率：
P_額=U_額定I=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）滑動(dòng)變阻器在該實(shí)驗(yàn)中可以起到保護(hù)電路的作用，而且還可以起到：改變燈泡兩端的電壓（或改變電路中的電流，從而改變燈泡兩端的電壓）的作用．
故答案為：
（1）電壓表與電源并聯(lián)（或電壓表測(cè)電源電壓、電壓表接在電源兩端）；
（2）2.5；0.5；
（3）改變燈泡兩端的電壓（或改變電路中的電流，從而改變燈泡兩端的電壓）．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡的電功率，考查串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用及分析推理能力，難度大，綜合性強(qiáng)，解題的關(guān)鍵是發(fā)掘題中隱含的條件．