Question

10．甲、乙兩同學分別做“測定小燈泡的功率”實驗，除了小燈泡外，他們所使用的其他器材規格均相同，小燈泡的額定電壓可能是“2.2V”、“2.5V”或“3.8V”，電源電壓為4.5V．
（1）根據圖甲所示的圖，請你幫甲同學完成圖乙實物圖的連接．連接電路時開關要斷開；在閉合開關之前，要把滑片P移到滑動變阻器的M端．（填M或N）
（2）甲同學閉合開關時記錄了第一組數據；調節滑動變阻器當小燈泡正常發光時記錄了第二組數據．他不小心將滑動變阻器的滑片移到右端時，小燈泡閃了一下就熄滅，燈絲燒了，記錄了第三組數據，如表所示．表中漏填的電壓表示數為4.5V，滑動變阻器的最大電阻為20Ω．

實驗序號	電壓表示數/V	電流表示數/A	小燈泡的亮暗程度
1	1.3	0.16	暗
2	3.8	0.42	正常發光
3		0	不發光

（3）乙同學做實驗時，不慎把電壓表接在滑動變阻器兩端，并更換電壓表量程．調節滑動變阻器的滑片P，當滑片P恰好滑至滑動變阻器中點時，他選用的小燈泡正常發光，此時電壓表示數如圖丙所示，他所遠用小燈泡的額定功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）電壓表并聯在小燈泡兩端，根據小燈泡的額定電壓選用量程；滑動變阻器的滑片滑倒電阻最大位置；
（2）甲連接好電路，閉合開關，滑動變阻器滑片在最大阻值處，得到第一組數據，求出滑動變阻器電壓，求出滑動變阻器最大電阻．
減小滑動變阻器電阻，燈泡正常工作，得到第二組數據．
繼續移動滑片，電路電流增大，燈泡電壓增大，超過燈泡的額定電壓時，燒斷燈絲，電路斷路，電流表無示數，電壓表串聯在電路中測電源電壓．
（3）甲乙使用的器材除燈泡外其它都相同，利用甲的第一次實驗求得滑動變阻器的最大阻值，求得滑片中點時接入電路的電阻．
電壓表的讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
求得滑動變阻器電流即燈泡電流．
根據串聯電路電壓的特點，求出燈泡的電壓，根據P=UI計算功率．

解答 解：（1）電壓表并聯在小燈泡兩端，因為燈泡的最大額定電壓為3.8V，所以選用0～15V量程，如下圖：

在閉合開關之前，要把滑片P移到滑動變阻器的最大阻值處，下面接的是右端接線柱，所以滑片滑倒左端時電阻最大，即M端；
（2）閉合開關后，滑片處于最大阻值處，向右移動滑片，電路電阻減小，電流增大，燈泡兩端電壓增大，當燈泡兩端電壓超過燈泡的額定電壓時，燈泡被燒壞．
電壓表串聯在電路中，測電源電壓，電壓表示數為4.5V．
連接好電路，滑片處于最大阻值處，閉合開關得到第一組數據，
滑動變阻器電壓為：U₁=U_總-U_L=4.5V-1.3V=3.2V，
滑動變阻器最大阻值為：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.2V}{0.16A}$=20Ω．
（3）乙實驗時，燈泡與滑動變阻器串聯，甲乙使用的滑動變阻器相同，
滑動變阻器接入電路的電阻：R'=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω，
電壓表更換量程，使用0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2V，
根據串聯電路電流處處相等，所以燈泡電流為：I_L=I′=$\frac{U′}{R′}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A．
燈泡的額定電壓為：U=U_總-U₂=4.5V-2V=2.5V，
燈泡的額定功率：P=UI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）如圖；M；（2）4.5；20；（3）0.5．

點評 本題的很多已知條件都不是直白的，而是隱含在實驗數據中，需認真挖掘．通過燈泡兩端電壓超過燈泡額定電壓時，燒壞燈泡，電壓表串聯在電路中測量電源電壓，獲得電壓表示數．通過閉合開關時，滑動變阻器滑片處于最大阻值處求得滑動變阻器最大電阻．通過甲乙使用的器材相同，求得乙同學實驗時，滑動變阻器的電流，即燈泡正常工作時的電流．