Question

18．小明用如圖所示的電路，做測量小燈泡電功率的實驗．電源電壓不變，小燈泡的額定電流為0.22A，額定電壓值模糊不清．
（1）小明正確連接電路，實驗步驟正確，閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片至小燈泡正常發(fā)光時，變阻器連入電路的電阻恰為最大阻值的一半，在此過程中，電流表的示數(shù)變化范圍為 0.2〜0.22A，但是卻無法從電壓表V上精確讀出額定電壓．
（2）小明經(jīng)過思考后，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(xiàn)電壓表V的示數(shù)從2V逐漸變大、電壓表V′的示數(shù)從4V逐漸變小．
（3）電源電壓為6V；小燈泡的額定功率為0.836W．

Answer 1

分析 根據(jù)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；
電流表V測量滑動變阻器兩端電壓，示數(shù)為2.5V時，電流為0.25A，可求變阻器連入電路的阻值，進(jìn)而可求最大阻值；
求出電壓表V′示數(shù)（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：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(lián)，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(jù)U=IR可知，燈泡兩端的電壓會變大；
根據(jù)串聯(lián)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(shù)從4.0伏逐漸變小，
表明電壓表V′并聯(lián)在滑動變阻器的兩端；V并聯(lián)在燈泡兩端．
正確連接電路、實驗步驟正確，由于（1）分析可知：
剛閉合開關(guān)時，電壓表的示數(shù)分別是2V和4V，
且燈泡兩端的電壓是2V，滑動變阻器兩端的電壓是4V，
則電源電壓：U=U_燈+U_滑=2V+4V=6V；
根據(jù)在實驗過程中電流表A示數(shù)的范圍為0.20～0.22安可知，
此時電路中電流I=0.20A．
由歐姆定律得，變阻器最大的阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω，
根據(jù)在實驗過程中電流表A示數(shù)的范圍為0.20～0.22安可知，
小燈正常發(fā)光時的電流I′=0.22A，
當(dāng)滑片至小燈正常發(fā)光時，因變阻器連入電路恰為最大阻值的一半，
所以R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；
由歐姆定律得，此時滑動變阻器兩端的電壓：
U′=I′R′=0.22A×10Ω=2.2V，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點得：燈泡的額定電壓：
U_額=U-U′=6V-2.2V=3.8V．
則小燈泡的額定功率：
P_額=U_額I′=3.8V×0.22A=0.836W．
故答案為：6；0.836．

點評 關(guān)鍵是會綜合利用滑動變阻器接入電路的電阻和電源的電壓以及小燈泡的規(guī)格確定燈泡的額定電壓等，綜合性較強(qiáng)、難度較大．