Question

甲、乙兩同學(xué)分別做“測定小燈泡的功率”實(shí)驗(yàn)，他們使用的器材中，電源電壓相同且不變，滑動變阻器上都標(biāo)有“20Ω　2A”字樣，待測的兩小燈額定電流均為0.35安．甲同學(xué)正確連接電路，閉合電鍵后，移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)小燈正常發(fā)光時，電壓表示數(shù)如圖（a）所示，此時滑動變阻器的滑片恰好在中點(diǎn)（即它接入電路的電阻為10歐）．乙同學(xué)連接電路后，閉合電鍵，移動滑動變阻器的滑片，當(dāng)小燈正常發(fā)光時，電壓表示數(shù)如圖（b）所示，且觀察到乙同學(xué)的小燈比甲同學(xué)的小燈亮．
（1）請畫出乙同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）甲同學(xué)所測小燈的額定功率P_額甲．
（3）乙同學(xué)所測小燈的額定功率P_額乙．（需寫出計(jì)算過程）

Answer 1

解：（1）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)測電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測電流，滑動變阻器串聯(lián)在電路中起保護(hù)作用，開關(guān)在電路中控制電路，實(shí)驗(yàn)電路圖如下圖所示：

（2）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡的額定電壓U_L=2.5V，
所以燈泡的額定功率P_甲=U_甲I=2.5V×0.35A=0.875W．
（3）甲同學(xué)：燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=IR_滑=0.35A×10Ω=3.5V，
所以電源的電壓U=U_滑+U_L=3.5V+2.5V=6V；
乙同學(xué)：電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，滑動變阻器兩端的電壓U_滑′=2.2V，
燈泡的額定電壓U_L′=U-U_滑′=6V-2.2V=3.8V，
所以P_乙=U_乙I=3.8V×0.35A=1.33W．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.875W；
（3）U=U_甲+R_滑I=2.5V+10Ω×0.35A=6V，
U_乙=U-U_滑=6V-2.2V=3.8V，
P_乙=U_乙I=3.8V×0.35A=1.33W．
分析：（1）甲同學(xué)正確連接電路時，電壓表與燈泡并聯(lián)測電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測電流，滑動變阻器串聯(lián)在電路中起保護(hù)作用，開關(guān)在電路中控制電路；根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出甲同學(xué)燈泡的額定電壓，根據(jù)P=UI求出甲同學(xué)燈泡的額定功率．
（2）根據(jù)歐姆定律求出甲同學(xué)滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓，根據(jù)b圖可知乙同學(xué)電壓表的量程不可能為0～15V，否則電壓表的示數(shù)大于電源的電壓．
（3）根據(jù)P=UI可知當(dāng)乙同學(xué)的小燈比甲同學(xué)的小燈亮?xí)r，乙同學(xué)燈泡的額定電壓比甲大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知此時電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，據(jù)此設(shè)計(jì)乙同學(xué)的電路圖和燈泡的額定功率．
點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算以及電路圖的設(shè)計(jì)，根據(jù)是根據(jù)燈泡的亮暗結(jié)合電源的電壓判斷電壓表所測的電路元件，這也是學(xué)生容易出錯的地方．