Question

2．小華做“測定小燈泡的電功率”實驗，現有電源兩個（電壓分別為4伏、6伏）、待測小燈（標有“2.5V”字樣）、電流表、電壓表、滑動變阻器（標有“10Ω 2A”字樣）、電鍵及導線若干．實驗中，他連接電路后，移動滑片使變阻器連入電路的電阻最大，閉合電鍵時，發現小燈發光很亮，電壓表、電流表的示數分別如圖（a）、（b）所示．

①小華連接的電路中電壓表并聯在滑動變阻器兩端（選填“小燈”、“滑動變阻器”），他選用電源的電壓為6伏．
②小華僅更換了電源，閉合電鍵前使變阻器連入電路的電阻最大．閉合電鍵后，他移動滑片，發現電壓表示數變小．
（a）小華應移動滑片直至電壓表示數為1.5伏時，小燈正常發光．
（b）若此時電流表的示數為0.3安，則小燈的額定功率為0.75瓦，變阻器連入電路的阻值為5歐．

Answer 1

分析 （1）根據閉合電鍵后，由于小燈發光很亮，說明燈泡兩端的電壓也大于2.5V，由圖b可知電流表的示數，根據歐姆定律求出變阻器兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點即可判斷電源電壓；根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的實際電壓，由此即可判斷此時電壓表測量的對象；
（2）由于閉合電鍵后，他移動滑片，發現電壓表示數變小．由于此可知電壓表并聯在滑動變阻器兩端；
由于小燈標有“2.5V”字樣，則正常工作時燈泡兩端的電壓為2.5V，則根據串聯電路的電壓特點求出此時電壓表的示數即可．
利用P=UI即可求出小燈的額定功率，利用R=$\frac{U}{I}$即可求出變阻器連入電路的阻值．

解答 解：（1）閉合電鍵前，變阻器連入電路的電阻最大，閉合電鍵時，由圖b可知電流表的示數為0.32A，則變阻器兩端的電壓為：U_滑=IR_滑=0.32A×10Ω=3.2V；
由于小燈發光很亮，說明燈泡兩端的電壓大于2.5V，根據串聯電路的電壓特點可知電源電壓應大于5.7V，所以他選用電源的電壓為6V；
根據串聯電路的電壓特點可知，此時燈泡兩端的實際電壓為U_L=U-U_滑=6V-3.2V=2.8V；
由a圖可知此時電壓表示數超過量程3V，說明電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓；
（2）小華僅更換了電源，則由題意可知，此時電源電壓為4V，電壓表仍然并聯在變阻器的兩端；
由于小燈標有“2.5V”字樣，則正常工作時燈泡兩端的電壓為2.5V，
根據串聯電路的電壓特點可知：U_滑′=U′-U_L=4V-2.5V=1.5V；即電壓表示數為1.5V時，小燈正常發光．
小燈的額定功率：P_L=U_LI=2.5V×0.3A=0.75W；
由I=$\frac{U}{R}$可得變阻器連入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω．
故答案為：
①滑動變阻器；6；
②（a）1.5；（b）0.75；5．

點評 本題考查了電壓表讀數、串聯電路特點、歐姆定律和功率公式的應用；熟練掌握并靈活應用串聯電路特點；關鍵是知道燈泡發光很亮表示燈泡兩端的電壓高于燈泡的額定電壓．