Question

小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全并完好，其中：电源电压为6伏且不变，待用滑动变阻器有两种规格（分别标有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”的字样），所用小灯是额定电压为“2.2V”、“3.8V”和“4.5V”中的一个，估计小灯的额定功率在1.8瓦以内．小华连接电路，闭合电键后，移动变阻器的滑片，他发现当滑片在中点附近某位置时，小灯接近正常发光，此时电流表、电压表的示数如图所示．当他确定小灯的额定电压后，稍许移动了滑片的位置使小灯正常发光，此时电流表指针的位置恰好跟图中电流表指针的位置相差一格．
①求图中电流表的示数．
②求小灯可能的额定功率并计算说明所用变阻器的规格．

Answer 1

解：①估计小灯的额定功率在1.8瓦以内，最小可能的额定电压为2.2V，
根据P=UI可知，灯泡的最大可能为：
I_max==≈0.82A，
结合电流表指针的位置可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.42A；
②电源的电压为6V，结合电压表指针的位置可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V，
∵灯泡正常发光时电流表指针的位置恰好跟图中电流表指针的位置相差一格，
∴灯泡的额定电流可能为0.4A，可能为0.44A；
A、若电压表并联在小灯泡两端时，灯泡的额定功率可能为：
P_额=U_额I_额=2V×0.44A=0.88W，P_额′=U_额I_额′=2V×0.4A=0.8W，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴此时滑动变阻器两端的电压：
U_变=U-U_L=6V-2V=4V，
滑动变阻器接入电路中的电阻：
R_变===9.09Ω，R_变===10Ω，
∵滑动变阻器接近中间位置，
∴变阻器的规格为“20欧 2安”；
B、若电压表并联在滑动变阻器两端时，灯泡两端的电压：
U_额=U-U_变=6V-2V=4V，
灯泡的额定功率可能为：
P_额=U_额I_额=4V×0.44A=1.76W，P_额′=U_额I_额′=4V×0.4A=1.6W，
滑动变阻器接入电路中的电阻：
R_变===4.55Ω，R_变===5Ω，
∵滑动变阻器接近中间位置，
∴变阻器的规格为“10欧 2安”．
答；①图中电流表的示数为0.42A；
②小灯可能的额定功率可能为0.8W、0.88W，此时所用变阻器的规格为“20欧 2安”；灯泡的额定功率也可能为1.76W、1.6W，此时所用变阻器的规格为“10欧 2安”．
分析：（1）知道小灯的额定功率在1.8瓦以内和最小电压，根据I=求出灯泡的最大电流的可能值，结合电压表指针的位置确定电流表的量程，读出电流表的示数；
（2）根据电源的电压和电压表指针的位置确定灯泡正常发光时电压表量程，根据电压表的分度值读出示数读出电压表的示数；根据小灯正常发光时电流表指针的位置恰好跟图中电流表指针的位置相差一格确定灯泡的额定电流；当电压表并联在灯泡两端时，根据P=UI求出灯泡的额定功率，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，利用此时滑动变阻器接近中间位置确定滑动变阻器的规格；当电压表并联在不正确两端时，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，再根据P=UI求出灯泡的额定功率，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，利用此时滑动变阻器接近中间位置确定滑动变阻器的规格．
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，关键是根据灯泡额定电流不肯能超过的值结合电流表指针的位置确定电流表的示数和根据滑动变阻器接近位于中间位置确定滑动变阻器的规格．