Question

（2010?道外區一模）物理實驗小組想測量小燈泡的額定功率（阻值約為10Ω），實驗桌上有電壓為6V和9V的電源各一個，小燈泡的額定電壓為7.5V，滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣．
（1）一位同學選擇了6V的電源，連接了如圖所示電路，在交流時另一位同學說該電路不能測出小燈泡的額定功率，請你說出該同學觀點的理由．
（2）另一位同學將電路中的電源換為9V的電源，請你通過計算說明他在實驗操作時，滑動變阻器允許接入電路的電阻大約在哪個范圍．
（3）若實驗中電壓表的“0～15V”量程壞了，同學們又提出了一種解決方案，要在（2）的基礎上做些改動，才能滿足測燈泡額定功率的要求，請你說出該方案的操作過程和注意事項．

Answer 1

分析：（1）要使小燈泡正常發光，燈泡兩端的電壓應等于其額定電壓；
（2）實驗中應注意，燈泡兩端的最大電壓為7.5V，計算出電路中的電流，此時滑動變阻器的阻值最小，從而確定滑動變阻器的阻值范圍；
（3）燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓為9V-7.5V=1.5V，所以可將電壓表與滑動變阻器并聯．

解答：解：（1）燈泡的額定電壓為7.5V，6V低于燈泡的額定電壓，小燈泡不能正常發光，所以不能測出小燈泡的額定功率；
（2）滑動變阻器的阻值可調至最大，當滑動變阻器的阻值減小時，燈泡兩端的電壓增大，當燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端的電壓為U_滑=9V-7.5V=1.5V；
電路中的電流為I=

U

R

=

7.5V

10Ω

=0.75A，則滑動變阻器的阻值為R_滑=

U滑

I

=

1.5V

0.75A

=2Ω，若滑動變阻器的阻值再減小，燈泡兩端的電壓會超過額定電壓，所以滑動變阻器的最小阻值為2Ω，因此允許接入電路的電阻大約為2～20Ω；
（3）若電壓表的大量程損壞，應將電壓表與滑動變阻器并聯，滑動變阻器兩端的最大電壓為3V，由于燈泡的電阻大約為10Ω，根據串分壓的知識：

R滑

RL

=

3V

9V-3V

，解得R_滑=5Ω，若滑動變阻器的阻值再大，有可能將電壓表損壞．
答：（1）電源電壓低于小燈泡的額定電壓，小燈泡不能正常發光；
（2）滑動變阻器的阻值范圍為2～20Ω；
（3）操作過程：將電流表換成0～3A量程，將電壓表換為0～3V量程并聯在滑動變阻器兩端，調節滑動變阻器使電壓表的示數為1.5V，記錄電流表的示數為I；
注意事項：閉合開關前，滑動變阻器的阻值不能過大（或不能超過5Ω），以免損壞電壓表．

點評：此題是測量燈泡的額定功率實驗，考查了電源的選擇，滑動變阻器阻值范圍的判定，此類題目是電學計算中的難點，關鍵是根據題目中所給出的條件確定最大電流或電壓，根據串聯電路中的電流、電壓特點結合歐姆定律進行計算．