Question

某同學利用電源、電流表、電壓表、電鍵、標有“20Ω  2A”字樣的滑動變阻器和若干導線測定小燈泡的額定功率，小燈泡的額定電壓為3.8伏．該同學實驗步驟正確，實驗數據記錄在下表中．當電鍵剛閉合時，電流表和電壓表的示數分別為0.2安、2伏，此時小燈泡較暗．當滑動變阻器的滑片恰好在中點上（即變阻器連入電路的電阻為10歐），小燈正常發光．他繼續移動變阻器的滑片到端點時，電流表的示數為0.3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和電阻．

物理量 實驗序號	電壓（伏）	電流（安）	亮暗程度	功率（瓦）	小燈電阻（歐）
1	2	0.2	較暗
2			正常
3			較亮

Answer 1

【答案】分析：由測定小燈泡額定功率的實驗可知，實驗前滑動變阻器處于最大阻值處，且滑動變阻器與燈泡串聯，根據歐姆定律先求出滑動變阻器兩端的電壓，電源的電壓和小燈泡的電阻，利用P=UI求出此時小燈泡的電功率；當滑動變阻器的滑片恰好在中點上時，小燈泡正常工作，可知此時滑動變阻器接入電路的阻值和小燈泡兩端的電壓，求出此時滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出此時電路中的電流，再求出小燈泡的電功率和電阻值；當續移動變阻器的滑片到端點時，電路中只有小燈泡自己工作，可知小燈泡兩端的電壓和電源的電壓相等，電流表測通過小燈泡的電流，求出小燈泡的電功率和電阻值．
解答：解：在測定小燈泡額定功率的實驗前，滑動變阻器處于阻值最大處，即R=20Ω；
閉合開關，燈泡兩端的電壓為2V，通過的電流為0.2A，
∵滑動變阻器與燈泡串聯
∴滑動變阻器兩端的電壓：
U_R=IR=0.2A×20Ω=4V
電源的電壓：
U=U_L+U_R=2V+4V=6V
此時小燈泡的功率：
P=UI=2V×0.2A=0.4W
此時小燈泡的電阻：
R_L===10Ω
當滑動變阻器的滑片恰好在中點上，即變阻器連入電路的電阻R′=10Ω，
小燈正常發光，即小燈泡兩端的電壓U_L′=3.8V，
此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_R′=U-U_L′=6V-3.8V=2.2V
電路中的電流：
I′===0.22A
小燈泡功率：
P′=U_L′I′=3.8V×0.22A=0.836W
小燈泡此時的電阻：
R_L′==≈17.27Ω
當續移動變阻器的滑片到端點時，電路中只有小燈泡自己工作，
此時小燈泡兩端的電壓：U″=U=6V，電流I″=0.3A，
小燈泡的電功率：
P_L″=U″I″=6V×0.3A=1.8W
小燈泡的電阻：
R_L″===20Ω
故答案為：

物理量 實驗序號	電壓（伏）	電流（安）	亮暗程度	功率（瓦）	小燈電阻（歐）
1	2	0.2	較暗	0.4	10
2	3.6	0.22	正常	0.836	17.27
3	6	0.3	較亮	1.8	20

點評：本題是以測小燈泡電功率實驗為背景，考查了學生利用歐姆定律和串聯電路中電壓、電流特點解決滑動變阻器處于不同位置時電路的影響，求解小燈泡電功率、電阻的能力．