Question

小王和小李同學(xué)用完全相同的器材測定相同規(guī)格的小燈泡的電功率，他們所用電源電壓不變，滑動變阻器上標(biāo)有“5Ω  1A”字樣，小燈標(biāo)有“0.3A”字樣，估計(jì)小燈的額定功率在1.2瓦左右．

（1）小王正確連接了實(shí)驗(yàn)電路．（請畫出實(shí)驗(yàn)電路圖）
（2）小王在實(shí)驗(yàn)時他嚴(yán)格按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作，閉合電鍵時，觀察到電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖．
（3）小李正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材，然后將電壓表并聯(lián)在電路中．閉合電鍵，移動變阻器的滑片，觀察到隨著小燈的亮度逐漸增加，電壓表的示數(shù)逐漸變小．當(dāng)電流表的示數(shù)為______安時，小燈泡正常發(fā)光，此時小李觀察到電壓表的指針也與16（a）所示相同．
（4）依據(jù)上述現(xiàn)象和數(shù)據(jù)可以求出他們所用的電源電壓為______伏，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時小李同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中變阻器接入電路的電阻為______歐，小燈泡的額定電壓為______伏，額定功率為______瓦．

Answer 1

【答案】分析：（1）測燈泡的功率需要測量燈泡的電壓和電流，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．
（2）小王在嚴(yán)格按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作時，閉合電鍵時滑動變阻器處于最大阻值處，根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，根據(jù)U=得出燈泡額定電壓的大約值確定電壓表的量程，讀出此時兩電表的示數(shù)，再根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓．
（3）移動滑片時，小燈的亮度逐漸增加說明電路中的電流增大，即燈泡兩端的電壓增大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知滑動變阻器兩端的電壓減小，故小李是把電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器的兩端；當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時燈泡正常工作，因電源的電壓不變，所以當(dāng)小李觀察到電壓表的指針也與16（a）所示相同時說明他使用的電壓表為小量程；根據(jù)電壓表大量程指針示數(shù)是小量程示數(shù)的5倍可知此時滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡的額定電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
解答：解：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器串聯(lián)在電路中，開關(guān)串聯(lián)在電路中．如圖所示

（2）小王在嚴(yán)格按照正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作時，閉合電鍵時滑動變阻器處于最大阻值處，即R_滑=5Ω；
由銘牌可知燈泡的額定電流I_額=0.3A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，此時電流表的示數(shù)I=0.2A；
燈泡的額定電壓約為U_L==4V＞3V，所以電壓表的量程為0～15V，所以電壓表的示數(shù)為U_L′=3.5V；
電源的電壓U=U_L′+IR_滑=3.5V+0.2A×5Ω=4.5V．
（3）移動滑片時，小燈的亮度逐漸增加說明燈泡兩端的電壓增大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知滑動變阻器兩端的電壓減小，故小李是把電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器的兩端，如下圖所示：

當(dāng)通過燈泡的電流為額定電流時，燈泡正常發(fā)光，即此時電路中的電流為I_額=0.3A，
因電源電壓不變，且此時小李觀察到電壓表的指針也與16（a）所示相同，
所以此時電壓表的示數(shù)為U_滑′=U_L′=×3.5V=0.7V，
滑動變阻器接入電路的電阻R_滑′==≈2.33Ω；
燈泡的額定電壓U_額=U-U_滑′=4.5V-0.7V=3.8V，
燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案為：（1）如上圖所示；（3）0.3；（4）4.5；2.33；3.8；1.14．
點(diǎn)評：本題考查了伏安法測小燈泡電路圖的設(shè)計(jì)和電路現(xiàn)象的判斷，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流和額定電壓確定兩電表的量程，進(jìn)一步根據(jù)正確實(shí)驗(yàn)操作時閉合開關(guān)前滑動變阻器應(yīng)處于最大阻值，利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出電源的電壓，是一道較難的題目．