Question

4．小明做“測定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電源（電壓為1.5伏的整數(shù)倍）、標(biāo)有“0.3安”字樣的待測小燈泡、電流表、標(biāo)有“50Ω 2A”、“20Ω 2A”滑動(dòng)變阻器各一個(gè)、電鍵以及導(dǎo)線若干，小燈泡的額定功率不大于1瓦．小明選取其中一個(gè)滑動(dòng)變阻器連接了一個(gè)電路，并將變阻器的滑片置于阻值最大處．小明發(fā)現(xiàn)閉合電鍵前，小燈泡已經(jīng)發(fā)出比較暗的光，閉合電鍵后，小燈泡不亮，電流表示數(shù)為0.3安．經(jīng)過思考，小明斷開電鍵，移動(dòng)滑片，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑片恰好在中點(diǎn)上．
①請畫出小明的實(shí)驗(yàn)電路圖
②請根據(jù)相關(guān)信息計(jì)算小燈的額定功率．

Answer 1

分析 ①根據(jù)題意判斷開關(guān)的連接狀態(tài)和滑動(dòng)變阻器的滑片位置．
②根據(jù)額定電功率的范圍確定額定電壓的范圍；由滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)值判斷出變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系結(jié)合電源電壓為2V的整數(shù)倍確定電源電壓及變阻器的規(guī)格；計(jì)算出變阻器兩端的電壓，根據(jù)電源電壓，得出燈泡的額定電壓，由P=UI計(jì)算出其額定電功率．

解答 解：①將電流表、變阻器與燈泡串聯(lián)，開關(guān)與燈泡并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑片位于阻值最大處．如圖所示：

②若R_滑=20Ω，則電源電壓為：U=U_滑=I_滑R_滑=0.3A×20Ω=6V．
斷開開關(guān)時(shí)，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓為：
U_滑=0.3A×10Ω=3V．
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)：U_額=U-U_滑=6V-3V=3V．
小燈泡的額定功率為：P_額=U_額I_額=3V×0.3A=0.9W．
若R_滑=50Ω，則電源電壓為：U=U_滑=I_滑R_滑=0.3A×50Ω=15V．
斷開開關(guān)時(shí)，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓為：
U_滑=0.3A×25Ω=7.5V．
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)：U_額=U-U_滑=15V-7.5V=7.5V．
小燈泡的額定功率為：P_額=U_額I_額=7.5V×0.3A=2.25W．（不符合題意，舍去）
答：（1）見上圖．（2）額定功率為0.9W．

點(diǎn)評 本題是測量燈泡的額定電功率實(shí)驗(yàn)，主要考查了歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，根據(jù)已知條件確定變阻器的阻值及電源電壓是解決本題的突破口，有一定難度．