Question

10．小王同學在“測定小燈泡的電功率”實驗中，所用電源由幾節干電池串聯組成，滑動變阻器上標有“20Ω  2A”字樣，小燈標有”0.3A”字樣，他按要求連接電路，實驗步驟正確，閉合電鍵時，電壓表示數如圖（a）所示，電流表示數為0.2安，此時小燈發光較暗接著他移動變阻器的滑片直至小燈正常發光，電壓表的示數如圖（b）所示他繼續移動變阻器的滑片到端點時，電流表的示數為0.32安，小燈比正常發光時要亮請將下表填寫完整，并計算出小燈的功率

物理量 序號	電壓 （伏）	電流 （安）	功率 （瓦）	亮暗 程度
1		0.2		較暗
2				正常
3		0.32		較亮

Answer 1

分析 ①根據“他按要求連接電路，實驗步驟正確，閉合電鍵時”判斷出電壓表連接的位置及變阻器連入電路中的阻值大小，根據歐姆定律、串聯電路電壓的規律結合“電源由幾節干電池串聯組成”確定圖（a）電壓表的讀數，根據P=U₁I₁求燈的實際功率；
②由題意判斷滑片移動的方向，根據分壓原理確定圖（b）電壓表讀數，根據P_L=U_L×I_L求燈的額定功率；
③求出電源電壓，判斷燈的電壓，根據P₃=UI₃求燈的實際功率．

解答 解：①因按要求連接電路，實驗步驟正確，隱含著將變阻器的最大電阻連入了電路中，電壓表并聯在燈的兩端，閉合電鍵時，變阻器電阻為20歐姆，由歐姆定律變阻器的電壓U_滑=IR_滑=0.2A×20Ω=4V，因此時電壓表示數為（a）所示：若選大量程，分度值為0.5V，示數為10V；若選小量程，分度值為0.1V，示數為2V，根據串聯電路電壓的規律，電源電壓U=U_滑+U_燈=4V+U_燈，根據電源為幾節干電池，所以電源電壓應為1.5V的整數倍，因4V+2V=6V（4V+10V=14V），故電壓表示數只能為2V，此時燈的功率
P₁=U₁I₁=2V×0.2A=0.4W；
②由題意“他移動變阻器的滑片直至小燈正常發光”，即變阻器的電阻減小，根據分壓原理，變阻器分得的電壓減小，電壓表示數增大，燈的電壓應大于2V，所以，圖（b）電壓表應根據大量程讀數，示數為4.5V，即燈的額定電壓為4.5V，所以燈的額定功率P_L=U_L×I_L=4.5V×0.3A=1.35W；
③當他繼續移動變阻器的滑片到端點時，變阻器連入電路中的電阻為0，此時燈的電壓U₃為電源電壓，由①知，電源電壓為6V，所以此時燈的實際功率
P₃=UI₃=6V×0.32A=1.92W．
故答案為：如下表所示：

物理量 序號	電壓 （伏）	電流 （安）	功率 （瓦）	亮暗 程度
1	2	0.2	0.4	較暗
2	4.5	0.3	1.35	正常
3	6	0.32	1.92	較亮

點評 本題測定小燈泡的電功率，主要考查學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力及分類討論和推理的能力，綜合性強，難度大，從題干中發掘隱含的條件是解題的關鍵．