Question

某小組同學做“測定小燈泡功率”的實驗．所有實驗器材均完好，共有四個滑動變阻器待用，分別是A：“10Ω 1A”、B：“20Ω 2A”、C：“50Ω 2A”和D：“100Ω 2A”，已知小燈的額定電壓為3.8伏．
（1）該組同學首先選取變阻器C進行實驗，他們按照正確的方法進行實驗操作，觀察到閉合電鍵后，電流表的示數為0.1安，電壓表的示數為1伏，而小燈好像沒有發光．該組同學實驗室所選的電源電壓為________伏．
（2）該組同學接著移動變阻器的滑片，觀察到當滑片在變阻器最大阻值的位置附近滑動時，小燈接近正常發光，但是此時移動變阻器的滑片，電壓表的示數很難比較精確地達到3.8伏．于是該組同學換了個變阻器進行實驗，他們閉合電鍵后，發現電壓表的示數略大于額定電壓，則他們選取的是變阻器________（選填“A”、“B”或“D”）．
（3）該組同學最后通過討論、選取了合適的變阻器，并完成了實驗．他們發現當滑片在中點時小燈正常發光，此時電流表的示數如圖所示，則小燈的額定電流為________安，小燈的額定功率為________瓦．

Answer 1

解：（1）閉合電鍵后，滑動變阻器C接入電路的阻值為50Ω，
∵串聯電路中各處的電流相等，
∴根據歐姆定律可得，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=IR_滑=0.1A×50Ω=5V，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴電源的電壓U=U_L+U_滑=1V+5V=6V；
（2）小燈泡正常發光時，滑片在變阻器最大阻值的位置附近，
則滑動變阻器接入電路的電阻R_滑′=×50Ω=12.5Ω，
換接滑動變阻器后，滑動變阻器位于最大阻值處，
∵串聯電路中電阻越大，分得的電壓越大，
∴電壓表的示數略大于額定電壓說明滑動變阻器的最大阻值小于12.5Ω，即他們選取的是變阻器是A；
（3）由以上分析可知，滑動變阻器選20Ω 2A的B，
燈泡正常發光時的電壓為3.8V，滑動變阻器接入電路的電阻R_滑″=×20Ω=10Ω，
電路中的電流約為I′===0.22A，
∴電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.18A，
燈泡的額定功率P_L=U_LI=3.8V×0.18A=0.684W．
故答案為：
（1）6V；
（2）A；
（3）0.18；0.684．
分析：（1）閉合電鍵后，滑動變阻器處于最大阻值處，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據串聯電路的電壓特點求出電源的電壓；
（2）根據小燈泡正常發光時滑片在變阻器最大阻值的位置附近得出滑動變阻器接入電路電阻的大約值，再根據串聯電路的分壓特點判斷換接滑動變阻器后的最大阻值即可得出答案；
（3）根據以上分析可知滑動變阻器選取的規格，根據滑片在中點時小燈正常發光可知滑動變阻器接入電路中的電阻，根據串聯電路的電壓特點可得滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中電流的大約值確定電流表的量程，根據分度值讀出燈泡的額定電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率．
點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率的應用，關鍵是根據題意得出符合要求的滑動變阻器，對學生綜合運用所學知識的能力要求較高．