Question

14．某同學利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率，已知小燈泡L的額定電壓為2.5V，定值電阻R₀的阻值為20Ω，電源電壓U保持不變．

（1）請根據圖甲將圖乙中的實驗電路連接完整（導線不允許交叉）．　
（2）開關S連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片從最左端移到最右端時，電流表的指針在圖丙所示的位置，則電源電壓U=6V．
（3）開關S仍連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片向左移到某一位置時，電流表的示數為0.15A，則此時滑動變阻器接入電路的阻值為20Ω；再將開關S連接觸點“2”，電流表的示數為0.2A，則小燈泡的實際功率為0.4W．

Answer 1

分析 （1）變阻器按一下一上接入電路中，根據圖甲連接實物圖；
（2）分析開關S連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片從最左端移到最右端時電路的連接，根據圖中電流表的分度值讀數，根據歐姆定律求電阻的電壓即電源電壓：
（3）分析開關S仍連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片向左移到某一位置時電路的連接，根據電阻的串聯和歐姆定律，求此時滑動變阻器接入電路的阻值；
將開關S連接觸點“2”，燈與變阻器串聯，根據歐姆定律求出此時變阻器的電壓，根據串聯電路電壓的規律，得出燈的電壓，根據P_實=U_LI′求燈的實際功率．

解答 解：（1）滑動變阻器按“一下一上”接入電路中，根據圖甲連接實物圖，如下圖所示：

（2）開關S連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片從最左端移到最右端時，變阻器連入電路中的電阻為0，此時只有R₀接入電路；
圖中電流表的分度值為0.02A，示數為0.3A，根據I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R₀的電壓即電源電壓：
U=IR₀=0.3A×20Ω=6V；
（3）開關S仍連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片向左移到某一位置時，此時變阻器與定值電阻串聯，電流表的示數為0.15A，根據電阻的串聯和歐姆定律可得，則此時滑動變阻器接入電路的阻值為：
R_滑=R_總-R₀=$\frac{U}{I′}$-R₀=$\frac{6V}{0.15A}$-20Ω=20Ω；
再將開關S連接觸點“2”，小燈泡與變阻器串聯，電流表的示數為0.2A，
此時變阻器兩端的電壓：U_滑=I′R_滑=0.2A×20Ω=4V，
根據串聯電路電壓的規律，燈泡兩端的電壓：U_L=U-U_滑=6V-4V=2V，
則小燈泡的實際功率：P_實=U_LI′=2V×0.2A=0.4W．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）6；（3）20；0.4．

點評 本題測量小燈泡的電功率，考查電路的連接、串聯電路的規律和歐姆定律的運用及燈的功率計算．