Question

小華同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，實驗器材齊全并完好，其中：電源電壓為6伏且不變，待用滑動變阻器有兩種規格（分別標有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”的字樣），所用小燈是額定電壓為“2.2V”、“3.8V”和“4.5V”中的一個，估計小燈的額定功率在1.8瓦以內．小華連接電路，閉合電鍵后，移動變阻器的滑片，他發現當滑片在中點附近某位置時，小燈接近正常發光，此時電流表、電壓表的示數如圖所示．當他確定小燈的額定電壓后，稍許移動了滑片的位置使小燈正常發光，此時電流表指針的位置恰好跟圖中電流表指針的位置相差一格．
①求圖中電流表的示數．
②求小燈可能的額定功率并計算說明所用變阻器的規格．

Answer 1

解：①估計小燈的額定功率在1.8瓦以內，最小可能的額定電壓為2.2V，
根據P=UI可知，燈泡的最大可能為：
I_max==≈0.82A，
結合電流表指針的位置可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.42A；
②電源的電壓為6V，結合電壓表指針的位置可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2V，
∵燈泡正常發光時電流表指針的位置恰好跟圖中電流表指針的位置相差一格，
∴燈泡的額定電流可能為0.4A，可能為0.44A；
A、若電壓表并聯在小燈泡兩端時，燈泡的額定功率可能為：
P_額=U_額I_額=2V×0.44A=0.88W，P_額′=U_額I_額′=2V×0.4A=0.8W，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_變=U-U_L=6V-2V=4V，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_變===9.09Ω，R_變===10Ω，
∵滑動變阻器接近中間位置，
∴變阻器的規格為“20歐 2安”；
B、若電壓表并聯在滑動變阻器兩端時，燈泡兩端的電壓：
U_額=U-U_變=6V-2V=4V，
燈泡的額定功率可能為：
P_額=U_額I_額=4V×0.44A=1.76W，P_額′=U_額I_額′=4V×0.4A=1.6W，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_變===4.55Ω，R_變===5Ω，
∵滑動變阻器接近中間位置，
∴變阻器的規格為“10歐 2安”．
答；①圖中電流表的示數為0.42A；
②小燈可能的額定功率可能為0.8W、0.88W，此時所用變阻器的規格為“20歐 2安”；燈泡的額定功率也可能為1.76W、1.6W，此時所用變阻器的規格為“10歐 2安”．
分析：（1）知道小燈的額定功率在1.8瓦以內和最小電壓，根據I=求出燈泡的最大電流的可能值，結合電壓表指針的位置確定電流表的量程，讀出電流表的示數；
（2）根據電源的電壓和電壓表指針的位置確定燈泡正常發光時電壓表量程，根據電壓表的分度值讀出示數讀出電壓表的示數；根據小燈正常發光時電流表指針的位置恰好跟圖中電流表指針的位置相差一格確定燈泡的額定電流；當電壓表并聯在燈泡兩端時，根據P=UI求出燈泡的額定功率，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，利用此時滑動變阻器接近中間位置確定滑動變阻器的規格；當電壓表并聯在不正確兩端時，根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，再根據P=UI求出燈泡的額定功率，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，利用此時滑動變阻器接近中間位置確定滑動變阻器的規格．
點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據燈泡額定電流不肯能超過的值結合電流表指針的位置確定電流表的示數和根據滑動變阻器接近位于中間位置確定滑動變阻器的規格．