Question

10．某同學做“測定小燈泡的功率”實驗，所用器材有電源、待測小燈（標有“2.0V”字樣）、兩個電壓表、滑動變阻器（“20Ω  2A”）、電鍵以及導線若干．他經過思考后，將兩個電壓表分別接在滑動變阻器和電源兩端進行實驗．

①請畫出該同學連接的實驗電路圖．
②若實驗中，當燈泡正常發光時，滑片P的位置恰好在中點上（即它接入電路的電阻為最大阻值的一半），且兩個電壓表的示數如圖（a）、（b）所示，請則電源電壓=4.5V，電路中電流=0.25A，小燈的額定功率=0.5W．

Answer 1

分析 ①兩個電壓表分別接在滑動變阻器和電源兩端
②窮舉兩電表可能讀數，根據燈正常發光和串聯電壓電壓的規律確定兩電壓表的示數，由歐姆定律求出燈的額定電流，根據P=UI求燈的額定功率．

解答 解：①燈與變阻器串聯，兩個電壓表分別接在滑動變阻器和電源兩端，如下所示：

②圖a中，若電壓表選用大量程，分度值為0.5V，示數為12.5V；
若選用小量程，分度值為0.1V，示數為2.5V；
圖b中，若電壓表選用大量程，分度值為0.5V，示數為4.5V，
選用小量程，分度值為0.1V，示數為0.9V；
因燈正常發光，燈的額定電壓為2V，根據串聯電路電壓的規律，
兩表示數之差為燈的額定電壓2.5V，故V₁選用大量程，示數為4.5V，即電源電壓為：
U=4.5V，V₂選用小量程，示數為：
U₂=2.5V，因變阻器連入電路中的電阻為為最大阻值的一半，即R_滑中=0.5×20Ω=10Ω，
根據歐姆定律，通過變阻器的電流即電路中的電流：
I_L=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{滑中}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
燈的額定功率：
P_L=U_LI_L=2V×0.25A=0.5W
故答案為：①如上所示；②4.5；0.25；0.5．

點評 本題用兩個電壓表在沒有電流表的情況下，用最大阻值已知的變阻器測定小燈泡的功率，考查串聯串聯電路的規律、電表的讀數及歐姆定律的運用，解題的關鍵是正確判斷兩電壓表的示數．難度較大．