题目内容

某同学在做“测定小灯泡的电功率”实验中，器材齐全、完好，电源由几节干电池组成（电压为1.5伏的整数倍且保持不变），待测小灯标有“0.2安”字样，滑动变阻器标有“20欧　2安”字样．

（1）他按图1连接电路，闭合电键S后，观察到电表的示数分别为1.3伏和0.16安，继续移动变阻器的滑片，发现两电表的示数均不发生变化，则其原因是，电源的电压为伏．
（2）经过思考，该同学发现操作中的不当之处，重新正确连接电路进行实验．他移动变阻器的滑片，当电流表示数为安时小灯泡正常发光，此时滑片的位置恰好在变阻器中点上（即滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω），则小灯的额定功率为瓦．
（3）该同学在移动变阻器滑片的过程中，若发现电压表的示数如图2所示，则与其正常发光的亮度相比，此时小灯的亮度情况是．实验中，可以选用图3中的表，进行实验记录（选填“a”、“b”或“a和b”）．

解：（1）闭合电键，电压表示数U_V=1.3V，电流表示数I=0.16A，移动变阻器的滑片，发现两电表的示数均不发生变化，其原因是：连线接在滑动变阻器下面的两个接线柱上；
此时滑动变阻器接入电路电阻R_滑=20Ω，滑动变阻器电压U_滑=IR_滑=0.16A×20Ω=3.2V，电源电压U=U_滑+U_V=3.2V+1.3V=4.5V．
（2）当电流表示数为额定电流I=0.2A时小灯泡正常发光，由题意知此时滑动变阻器接入电路中的阻值R'_滑= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =10Ω，滑动变阻器电压U'_滑=IR'_滑=0.2A×10Ω=2V；
此时小灯泡电压U_灯=U-U'_滑=4.5V-2V=2.5V，灯泡的额定功率P=IU_灯=0.2A×2.5V=0.5W．
（3）根据题意，电压表连接的是0～15V的量程，分度值为0.5V，示数为3V，高于灯泡的额定电压，所以灯泡偏亮；
灯泡在不同电压下的功率不同，在实验中无需求灯泡功率的平均值，所以应选择a表．
故答案为：（1）连线接在滑动变阻器下面的两个接线柱；4.5．
（2）0.2；0.5．
（3）偏亮；a．
分析：（1）闭合电键两电表有示数，移动滑动变阻器滑片，电表示数不变，则滑动变阻器阻值全接入电路中；由题意知电路电流I、电压U，已知变阻器电阻R_滑=20Ω，由U=IR可求出滑动变阻器电压，电源电压等于电压表示数与滑动变阻器电压之和．
（2）灯泡正常发光时，电路电流为灯泡的额定电流I，此时滑动变阻器有一半阻值接入电路，由U=IR可求出滑动变阻器电压，由串联电路特点可求出灯泡电压U_灯，由P=UI可求出灯泡的额定功率．
（3）根据图2读出电压表的示数，当电压高于额定电压时，灯泡的实际功率大于额定功率，则灯泡偏亮，需要增大滑动变阻器的阻值．
点评：此题是“测定小灯泡的电功率”实验，考查了滑动变阻器的连接，对额定功率的理解及欧姆定律在串联电路中的应用．