Question

某同学利用电源、电流表、电压表、电键、标有“20Ω  2A”字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压为3.8伏．该同学实验步骤正确，实验数据记录在下表中．当电键刚闭合时，电流表和电压表的示数分别为0.2安、2伏，此时小灯泡较暗．当滑动变阻器的滑片恰好在中点上（即变阻器连入电路的电阻为10欧），小灯正常发光．他继续移动变阻器的滑片到端点时，电流表的示数为0.3安，小灯比正常发光时要亮．请将下表填写完整，并计算出小灯的功率和电阻．

物理量 实验序号	电压（伏）	电流（安）	亮暗程度	功率（瓦）	小灯电阻（欧）
1	2	0.2	较暗
2			正常
3			较亮

Answer 1

分析：由测定小灯泡额定功率的实验可知，实验前滑动变阻器处于最大阻值处，且滑动变阻器与灯泡串联，根据欧姆定律先求出滑动变阻器两端的电压，电源的电压和小灯泡的电阻，利用P=UI求出此时小灯泡的电功率；当滑动变阻器的滑片恰好在中点上时，小灯泡正常工作，可知此时滑动变阻器接入电路的阻值和小灯泡两端的电压，求出此时滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，再求出小灯泡的电功率和电阻值；当续移动变阻器的滑片到端点时，电路中只有小灯泡自己工作，可知小灯泡两端的电压和电源的电压相等，电流表测通过小灯泡的电流，求出小灯泡的电功率和电阻值．

解答：解：在测定小灯泡额定功率的实验前，滑动变阻器处于阻值最大处，即R=20Ω；
闭合开关，灯泡两端的电压为2V，通过的电流为0.2A，
∵滑动变阻器与灯泡串联
∴滑动变阻器两端的电压：
U_R=IR=0.2A×20Ω=4V
电源的电压：
U=U_L+U_R=2V+4V=6V
此时小灯泡的功率：
P=UI=2V×0.2A=0.4W
此时小灯泡的电阻：
R_L=

UL

I

=

2V

0.2A

=10Ω
当滑动变阻器的滑片恰好在中点上，即变阻器连入电路的电阻R′=10Ω，
小灯正常发光，即小灯泡两端的电压U_L′=3.8V，
此时滑动变阻器两端的电压：
U_R′=U-U_L′=6V-3.8V=2.2V
电路中的电流：
I′=

UR′

R′

=

2.2V

10Ω

=0.22A
小灯泡功率：
P′=U_L′I′=3.8V×0.22A=0.836W
小灯泡此时的电阻：
R_L′=

UR′

I′

=

3.8V

0.22A

≈17.27Ω
当续移动变阻器的滑片到端点时，电路中只有小灯泡自己工作，
此时小灯泡两端的电压：U″=U=6V，电流I″=0.3A，
小灯泡的电功率：
P_L″=U″I″=6V×0.3A=1.8W
小灯泡的电阻：
R_L″=

UL″

I″

=

6V

0.3A

=20Ω
故答案为：

物理量 实验序号	电压（伏）	电流（安）	亮暗程度	功率（瓦）	小灯电阻（欧）
1	2	0.2	较暗	0.4	10
2	3.6	0.22	正常	0.836	17.27
3	6	0.3	较亮	1.8	20

点评：本题是以测小灯泡电功率实验为背景，考查了学生利用欧姆定律和串联电路中电压、电流特点解决滑动变阻器处于不同位置时电路的影响，求解小灯泡电功率、电阻的能力．