Question

在測定小燈泡額定功率的實驗中，有電源、電流表、電壓表、開關、標有“50Ω2A”字樣的滑動變阻器和若干導線等器材供選用．待測小燈泡上所標“0.3A”的字樣清晰可見，電壓表的 0～15V檔損壞，小燈泡的額定功率估計為 1.5W左右．某同學實驗步驟正確，當他閉合電鍵時，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滑動變阻器的中點上（即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，并簡述實驗中判定小燈泡正常發光的理由．
（2）求出小燈泡的額定功率．

Answer 1

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，燈泡的實際功率為額定功率；
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=

P

I

=

1.5W

0.3A

=5V，電壓表應使用0～15V的量程；
由于電壓表0～15V檔損壞，故實驗時不能用電壓表測燈泡電壓，應當去掉電壓表，實驗電路中只用電流表；
實驗時閉合開關，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處，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，由串聯電路特點可求出電源電壓；然后由U=IR出燈泡正常發光時，滑動變阻器上的電壓；根據串聯電路特點求出此時燈泡兩端的電壓，此即為為燈泡額定電壓，最后由P=UI計算燈泡的額定功率．

解答：解：（1）由于電壓表0～15V量程損壞，無法測燈泡正常發光時燈泡電壓，故實驗電路不用電壓表；實驗電路由電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表串聯組成，實驗電路圖如圖所示．
判定小燈泡正常發光的理由：閉合開關，移動滑片P，使電流表的示數為0.3A，達到燈泡的額定電流，燈泡即可正常發光．
（2）剛閉合開關時，滑動變阻器全部阻值都接入電路，滑動變阻器上的電壓U_滑=IR_滑=0.2A×50Ω=10V，
電源電壓U=U_滑+U_V=10V+2V=12V；燈泡正常發光時，滑動變阻器上的電壓U_滑′=I_額R_滑′=0.3A×25Ω=7.5V；
燈泡的額定電壓U_額=U-U_滑′=12V-7.5V=4.5V；
燈泡的額定功率P=U_額I_額=4.5V×0.3A=1.35W．
答：（1）電路圖如圖所示；當電流表示數等于燈泡額定電流0.3A時，燈泡正常發光．
（2）燈泡的額定功率是1.35W．

點評：本題考查了畫實驗電路圖、串聯電路的特點及電功率的計算；解題的關鍵是根據串聯電路的特點、歐姆定律，先求出電源電壓，再求出燈泡的額定電壓，最后由功率公式求燈泡的額定功率．