Question

某同學照圖所示，利用電源，電流表；電壓表、開關、標有“50Ω.12A”字樣的滑動變阻器和若干導線測定小燈泡的額定功率、其中燈泡上所標“0.3A”字樣清晰可見，電壓表0-15V檔損壞，小燈泡的額定功率估計為1.5W左右．該同學實驗步驟正確、當閉合開關時；電壓表和電流表的示數分別為2V和0.2A．接著他邊思考邊實驗，直至小燈泡正常發光，這時滑動變阻器的滑片恰好在中點上（即滑動變阻器連入電路的電阻為25Ω）．
（1）畫出小燈泡正常發光時的電路圖，并簡述判定小燈泡正常發光的理由．理由______
（2）寫出計算小燈泡的額定功率的過程．
（3）利用該同學的實驗數據，除了小燈泡的功率，你還能計算出什么物理量？這個物理量與什么因素有關？有什么關系？

Answer 1

【答案】分析：（1）由于燈泡上所標“0.3A”字樣清晰可見，故當電流為0.3A時，燈泡是額定功率，又由于小燈泡的額定功率估計為1.5W左右，故燈泡的額定電壓約U===5V，電壓表應使用0-15V的量程，但由于電壓表0-15V檔損壞，故應當去掉電壓表后，改變滑動變阻器的阻值，直到電流表的示數為0.3A．
（2）連接電路時，開關是斷開的，滑動變阻器的阻值在最大位置，當閉合開關時，電壓表和電流表的示數應分別為2V和0.2A，由U=IR計算出滑動變阻器上的電壓，加上燈上的電壓即為電源電壓，再計算出燈泡正常發光時，滑動變阻器上的電壓，電源電壓減去滑動變阻器上的此時的電壓，為燈泡額定電壓，再由P=UI計算燈泡的額定功率．
（3）由燈的電壓和電流可以計算出燈的電阻，燈的電阻與溫度有關，當溫度升高時，電阻變大．
解答：解：（1）電路圖：去掉電壓表．
理由：移動滑片P，使電流表的示數為0、3A，即可判斷小燈泡正常發光．
（2）滑動變阻器上的電壓U₂=IR₂=0.2A×50Ω=10V，電源電壓U=U₂+U₁=10V+2V=12V，
燈泡正常發光時，滑動變阻器上的電壓U′₂=I′R₂′=0.3A×25Ω=7.5V，
燈泡的額定電壓U₁′=U-U₂′=12V-7.5V=4.5V，
燈泡的額定功率P=I′U′₂=0.3A×4.5V=1.35W．
答：燈泡的額定功率為1.35W．
（3）燈泡電阻R₁===15Ω，與溫度有關，溫度越高燈絲電阻越大．
故本題答案為：移動滑片P，使電流表的示數為0、3A，即可判斷小燈泡正常發光．
點評：本題考查了電路的連接的正確操作和串聯電路的特點及電功率的計算．本題關鍵是先求出電源電壓，可由在連接電路時，滑動變阻器的阻值晨大，閉合開關后，先得到滑動變阻器上的電壓，由串聯電路的電源電壓等于各用電器的電壓之和，求得電源電壓，再由燈泡的額定電流，確定出什么時候燈泡正常發光，再由串聯電路的電壓特點得到燈泡的額定電壓，即能計算額定功率．