Question

8．小明進行測小燈泡功率的實驗，電源電壓6伏，小燈標有“4V”字樣，所有器材完好．
第一步：小明正確串聯電路，然后將電壓表并聯，實驗過程正確操作，閉合電鍵，小燈發光較暗，小明記錄下此時電流表、電壓表的讀數，并將其相乘得出功率為0.32瓦．
第二步：小明繼續移動滑片，發現電流表示數逐漸增大，電壓表示數逐漸減小，請畫出此時小明同學連接的電路圖；
第三步：小明沒有改變電路連接，繼續移動滑片，當電壓表示數為2伏時，小燈正常發光．
第四步：小明發現，當小燈正常發光時，滑動變阻器的滑片恰好移動到最大阻值的$\frac{1}{4}$處，電流表和電壓表的乘積依然是0.32瓦，則滑動變阻器的最大阻值為50歐，第一步中的電流表示數是0.08安，電壓表示數4伏．

Answer 1

分析 （1）閉合開關，電壓表與電流表都有示數，且示數正常，說明電路即不存在斷路也不存在短路；接著移動滑動變阻器的滑片，觀察到電壓表的示數逐漸變小，直到為零，說明滑動變阻器連接正確，而電壓表逐漸變小，說明電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表并聯與滑動變阻器并聯；
（2）小燈泡在額定電壓下時才會正常發光，此時的功率是額定功率；
（3）從燈泡正常發光為入手點，可以計算出最大電阻，而后據第一步和第四步中電流表和電壓表的乘積都是0.32，結合公式P=UI=I²R分析即可判斷．

解答 解：
（1）第二步中：閉合電建，電壓表與電流表都有示數，移動滑動變阻器滑片，電壓表的示數逐漸變小，直到為零，說明電壓表測的不是待測電阻兩端的電壓，而是測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表并聯在滑動變阻器兩端；如圖：
．
（2）小燈泡的額定電壓是“4V”，故第三步：小明沒有改變電路連接，即電壓表測量變阻器的電壓，總電壓是6V，所以繼續移動滑片，當電壓表示數為2V伏時，小燈泡分擔的電壓是4V，即此時小燈正常發光；
（3）第四步中的燈泡正常發光，即此時變阻器兩端的電壓，即電壓表的示數是2V，知道此時電流表和電壓表的乘積是0.32W，即2V×I=0.32W，故I=0.16A；
故此時變阻器的電阻是：$\frac{R}{4}$=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.16A}$，所以R=50Ω；
第一步中，變阻器的全部電阻接入電路，即假設此時的電流是I′，故可知：
I′² R_滑=I_A×U_V=0.32W；①
第四步中，I² $\frac{1}{4}$R_滑=I_A×U_V=0.32W；②
聯立①②可得，I′=$\frac{1}{2}$I=$\frac{1}{2}$×0.16A=0.08A；
據：I′² R_滑=I_A×U_V=0.32W可知，
第一步中電壓表的讀數是：U_V=$\frac{0.32W}{0.08A}$=4V；
故答案為：（1）見上圖；（2）2；（3）50；0.08；4；

點評 此題是“測定小燈泡的電功率”實驗，考查了對額定功率的理解及計算，特別是歐姆定律、電功率公式在電路中的應用是解決此題的關鍵．