Question

某同學利用如圖所示的電路圖測小燈泡額定功率，選取的小燈泡上標有“0.3A”的字樣，估計它的額定功率約1.5W左右，電流表的“0～0.6A”和“0～3A”兩個量程完好，電壓表的“0～3V”量程完好，“0～15V”的量程已損壞．滑動變阻器的銘牌標有“50Ω 1A”．該同學實驗步驟正確．閉合開關時，電流表和電壓表的示數分別為0.2A和2V；接著他邊思考邊實驗，改進電路后，當移動滑動變阻器的滑片P至滑動變阻器的中點（連入電路中的電阻為25Ω）時，燈泡正常發光．他依據有關測量的數據．計算出了燈泡的額定功率．根據以上的敘述回答下列問題，

（1）滑動變阻器在電路中的作用是：______．
（2）該同學判斷小燈泡正常發光的依據是：______．
（3）在虛線方框中畫出小燈泡正常發光時的電路圖．
（4）小燈泡的額定功率是______W．

Answer 1

解：（1）由電路圖可知，滑動變阻器串聯在電路中，
滑動變阻器可以保護電路，同時可以改變燈泡電流．
（2）當電流表示數等于燈泡額定電流0.3A時，燈泡正常發光．
（3）∵P=UI，∴燈泡額定電壓約為U_L===5V＞3V，
而電壓表0～15V量程已經損壞，因此不能用電壓表測燈泡電壓，
可以把電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯電路，實驗電路圖如圖所示．
（4）閉合開關時滑動變阻器接入電路的阻值為其最大阻值50Ω，
電源電壓U=U_V+IR_滑最大=2V+0.2A×50Ω=12V；燈泡正常發光時，
滑動變阻器接入電路的阻值R===25Ω，
燈泡兩端電壓U_L′=U-I′R=12V-0.3A×25Ω=4.5V，
燈泡額定功率P_L=U_L′I′=4.5V×0.3A=1.35W；
故答案為：（1）保護電路，改變小燈泡電流；
（2）電流表的示數為0.3A；（3）電路圖如圖所示；（4）1.35．
分析：（1）滑動變阻器可以保護電路，改變燈泡電流．
（2）當通過燈泡的電流等于額定電流時，燈泡正常發光．
（3）根據燈泡額定電壓值、實驗器材設計實驗電路．
（4）根據題意由串聯電路特點及歐姆定律求出電源電壓，然后由串聯電路特點及歐姆定律求出燈泡正常發光時的電壓，最后由P=UI求出燈泡的額定功率．
點評：本題考查了滑動變阻器作用、實驗電路設計、求燈泡額定功率等問題，熟練應用串聯電路特點、歐姆定律、電功率公式是正確求燈泡額定功率的關鍵．