Question

3．小王做“測定小燈泡額定功率”實驗，現有電源（電壓保持不變）、待測小燈、電壓表、電流表、滑動變阻器（“50Ω  2A”、“20Ω  2A”兩種規格）、電鍵及導線若干，其中待測小燈上只有所標“0.18A”（指小燈正常工作電流）字樣清晰可見．他連接電路，閉合電鍵，接著他移動滑片，發現電流表示數逐漸增大，電壓表示數逐漸減小，當滑片移動到中點位置附近時，小燈正常發光，此時電壓表示數為4.4伏．他經過思考分析，在沒有更換實驗器材的情況下重新正確連接電路，并規范操作，閉合電鍵發現電流表、電壓表示數分別為0.12安和2伏．
（1）請說明小王判斷小燈正常發光的理由：電流表的示數恰好等于0.18A；
（2）實驗中所用滑動變阻器的最大阻值為50歐，電源電壓為8伏，小燈泡的額定功率為0.648瓦．

Answer 1

分析 （1）當通過燈的電流為0.18A時，燈正常發光；
（2）閉合電鍵，接著他移動滑片，發現電流表示數逐漸增大，電壓表示數逐漸減小，根據分壓原理判斷電壓表的連接位置；
根據歐姆定律求出變阻器滑片位于中點附近時變阻器的阻值，確定變阻器的最大阻值；
求出重新連接電路后變阻器的電壓，根據串聯電路電壓的特點，得到電源電壓，根據P_L=U_LI求燈的額定功率；

解答 解：（1）待測小燈上標有“0.18A”（指小燈正常工作電流），所以，當電流表示數為0.18A時，燈正常工作；
（2）他連接電路，閉合電鍵，接著他移動滑片，發現電流表示數逐漸增大，說明變阻器連入電路中的電阻減小，根據分壓原理，電壓表示數逐漸減小，則可判斷電壓表并聯在變阻器的兩端；
根據當滑片移動到中點位置附近時，小燈正常發光，此時電壓表示數為4.4伏，則此時變阻器連入電路中的電阻大小R′=$\frac{U′}{I}=\frac{4.4V}{0.18A}$=24.4Ω，而24.4Ω×2=48.8Ω，所以，可知選用的變阻器的最大電阻為50Ω；
重新連接電路，并規范操作，隱含著將變阻器的最大電阻連入了電路中，此時變阻器的電壓U_滑=I₁R_滑=0.12A×50Ω=6V，燈的電壓即電壓表示數為2V，所以電源電壓U=6V+2V=8V；
在第1次實驗操作中，電壓表示數為4.4V，燈正常發光的電壓U_L=8V-4.4V=3.6V，所以燈的額定功率P_L=U_LI=3.6V×0.18A=0.648W．
故答案為：（1）電流表的示數恰好等于0.18A；
（2）50；8；0.648．

點評 本題測定小燈泡的額定功率，簡化計算，重在運用已學知識進行推理分析判斷得出結論．明確隱含條件：連接電路時，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處是解題的關鍵．