Question

市场上购买的小灯泡有的标额定电压，有的标额定电流．甲、乙两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验，他们选用额定功率相同的两个不同标志的小灯泡（小灯泡的额定功率在1瓦以内），甲同学所用小灯上标有额定电压为4.5伏，乙同学所用小灯上标有额定电流0.3安，所用器材有电源，电压表，电流表，电键，标有“20欧，2安”字样的滑动变阻器和若干导线．甲乙两同学实验步骤正确，闭合电键后，电流表，电压表此时示数分别如图所示．他们所使用的电源电压U为________伏．甲同学移动滑动变阻器滑片，当小灯正常发光时，且变阻器滑片恰好在中点上（即它接入电路的电阻为10欧），则甲同学所测小灯的额定功率P_额为________瓦．乙同学观察到当小灯正常发光时，电压表示数应为________伏，滑动变阻器接入电路的电阻为________欧．

Answer 1

6    0.675    2.25    12.5
分析：（1）“测定小灯泡的功率”实验中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡两端，电流表串联在电路中，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，根据P=UI结合小灯泡的额定功率在1瓦以内确定电流表的量程，并读出示数，此时灯泡两端的电压应小于额定电压据此确定电压表的量程并读出示数，根据欧姆定律表示出滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，利用P=UI甲灯泡的额定功率；
（3）乙灯泡正常发光时的电流为0.3A，甲乙两灯泡的额定功率相等，根据P=UI求出乙灯泡的额定电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻．
解答：（1）“测定小灯泡的功率”实验中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡两端，电流表串联在电路中，
闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，
∵小灯泡的额定功率在1瓦以内，且甲灯泡正常工作时的电压U_L额=4.5V，
∴根据P=UI可得，灯泡的额定电流应小于：
I_甲=≈0.2A＜0.6A，
∴电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表的读数为0.2A，
∵此时灯泡两端的电压应小于额定电压，
∴电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V，
根据欧姆定律可得，滑动变阻器两端的电压：
U_滑=IR_滑=0.2A×20Ω=4V，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴电源的电压：
U=U_L+U_滑=2V+4V=6V；
（2）甲灯泡正常发光时的电压为4.5V，
则滑动变阻器两端的电压：
U_滑′=U-U_L额=6V-4.5V=1.5V，
此时电路中的电流：
I₁====0.15A，
∴甲灯泡的额定功率：
P_甲额=U_L额I₁=4.5V×0.15A=0.675W；
（3）乙灯泡正常发光时的电流I₂=0.3A，
∵甲乙两灯泡的额定功率相等，
∴乙小灯正常发光时，电压表的示数：
U_乙额====2.25V，
此时滑动变阻器两端的电压：
U_滑″=U-U_乙额=6V-2.25V=3.75V，
此时滑动变阻器接入电路中的电阻：
R_滑===12.5Ω．
故答案为：6；0.675；2.25；12.5．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是明白“测定小灯泡的功率”实验的原理，难点是电表量程的选择和读数．