Question

某同學在做“測定小燈泡的電功率”實驗中，器材齊全、完好，電源由幾節干電池組成（電壓為1.5伏的整數倍且保持不變），待測小燈標有“0.2安”字樣，滑動變阻器標有“20歐　2安”字樣．

（1）他按圖1連接電路，閉合電鍵S后，觀察到電表的示數分別為1.3伏和0.16安，繼續移動變阻器的滑片，發現兩電表的示數均不發生變化，則其原因是______，電源的電壓為______伏．
（2）經過思考，該同學發現操作中的不當之處，重新正確連接電路進行實驗．他移動變阻器的滑片，當電流表示數為______安時小燈泡正常發光，此時滑片的位置恰好在變阻器中點上（即滑動變阻器連入電路的電阻為10Ω），則小燈的額定功率為______瓦．
（3）該同學在移動變阻器滑片的過程中，若發現電壓表的示數如圖2所示，則與其正常發光的亮度相比，此時小燈的亮度情況是______．實驗中，可以選用圖3中的______表，進行實驗記錄（選填“a”、“b”或“a和b”）．

Answer 1

解：（1）閉合電鍵，電壓表示數U_V=1.3V，電流表示數I=0.16A，移動變阻器的滑片，發現兩電表的示數均不發生變化，其原因是：連線接在滑動變阻器下面的兩個接線柱上；
此時滑動變阻器接入電路電阻R_滑=20Ω，滑動變阻器電壓U_滑=IR_滑=0.16A×20Ω=3.2V，電源電壓U=U_滑+U_V=3.2V+1.3V=4.5V．
（2）當電流表示數為額定電流I=0.2A時小燈泡正常發光，由題意知此時滑動變阻器接入電路中的阻值R'_滑===10Ω，滑動變阻器電壓U'_滑=IR'_滑=0.2A×10Ω=2V；
此時小燈泡電壓U_燈=U-U'_滑=4.5V-2V=2.5V，燈泡的額定功率P=IU_燈=0.2A×2.5V=0.5W．
（3）根據題意，電壓表連接的是0～15V的量程，分度值為0.5V，示數為3V，高于燈泡的額定電壓，所以燈泡偏亮；
燈泡在不同電壓下的功率不同，在實驗中無需求燈泡功率的平均值，所以應選擇a表．
故答案為：（1）連線接在滑動變阻器下面的兩個接線柱；4.5．
（2）0.2；0.5．
（3）偏亮；a．
分析：（1）閉合電鍵兩電表有示數，移動滑動變阻器滑片，電表示數不變，則滑動變阻器阻值全接入電路中；由題意知電路電流I、電壓U，已知變阻器電阻R_滑=20Ω，由U=IR可求出滑動變阻器電壓，電源電壓等于電壓表示數與滑動變阻器電壓之和．
（2）燈泡正常發光時，電路電流為燈泡的額定電流I，此時滑動變阻器有一半阻值接入電路，由U=IR可求出滑動變阻器電壓，由串聯電路特點可求出燈泡電壓U_燈，由P=UI可求出燈泡的額定功率．
（3）根據圖2讀出電壓表的示數，當電壓高于額定電壓時，燈泡的實際功率大于額定功率，則燈泡偏亮，需要增大滑動變阻器的阻值．
點評：此題是“測定小燈泡的電功率”實驗，考查了滑動變阻器的連接，對額定功率的理解及歐姆定律在串聯電路中的應用．