Question

10．某同學利用如圖所示的電路測量小燈泡的電功率，已知小燈泡L的額定電壓為2.5V，定值電阻R_o的阻值為20Ω，電源電壓U保持不變，
（1）開關S連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片從最左端到最右端時，電流表的示數為0.3A，則電源電壓U=6V；
（2）開關S仍連接觸點“1”，滑動變阻器的滑片向左移到某一位置時，電流表的示數為0.15A，則此時滑動變阻器接入電路的阻值為20Ω；再將開關S連接觸點“2”，電流表的示數為0.2A，則小燈泡的實際功率為0.4W，為了使小燈泡正常發光，滑動變阻器的滑片應向右滑動．

Answer 1

分析 （1）由圖S連接觸點“1”，滑片在右端時只有R₀連入電路，由U=IR計算電源電壓；
（2）S連接觸點“1”，滑片向左移到某一位置時，R_o與滑動變阻器串聯，由R=$\frac{U}{I}$計算電路的總電阻，從而計算出滑動變阻器接入電路的阻值；
再將S連接觸點“2”，L與滑動變阻器串聯串聯，根據串聯電路特點和歐姆定律計算燈泡電壓，由P=UI計算其實際功率；
燈泡電壓等于額定電壓時正常工作，由此根據串聯電路特點分析可知使小燈泡正常發光，滑片的移動方向．

解答 解：
（1）由圖可知，當開關S接“1”，滑片在右端時只有R₀連入電路，
由I=$\frac{U}{R}$可得電源電壓：
U=I₁R₀=0.3A×20Ω=6V；
（2）S連接觸點“1”，滑片向左移到某一位置時，R_o與滑動變阻器串聯，
電路中總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}′}$=$\frac{6V}{0.15A}$=40Ω，
由串聯電路的電阻關系可得此時滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=R-R₀=40Ω-20Ω=20Ω；
再將S連接“2”，L與滑動變阻器串聯串聯，
所以此時電路中電流：I₂=I_L=I_滑=0.2A，
所以此時燈泡兩端電壓：
U_L=U-U_滑=6V-0.2A×20Ω=2V，
所以燈泡的實際功率：
P_實=U_LI₂=2V×0.2A=0.4W；
因為燈泡電壓低于其額定電壓，為使燈泡正常發光應增大燈泡電壓，減小變阻器兩端電壓，由串聯電路的分壓原理可知，滑片應向右移動，使燈泡電壓等于2.5V為止．
故答案為：（1）6；（2）20；0.4；右．

點評 本題考查了串聯電路電流、電壓特點和歐姆定律公式和電功率公式的應用，正確分析電路，知道燈泡電壓等于額定電壓時正常工作是關鍵．