Question

（2010?道外区一模）物理实验小组想测量小灯泡的额定功率（阻值约为10Ω），实验桌上有电压为6V和9V的电源各一个，小灯泡的额定电压为7.5V，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样．
（1）一位同学选择了6V的电源，连接了如图所示电路，在交流时另一位同学说该电路不能测出小灯泡的额定功率，请你说出该同学观点的理由．
（2）另一位同学将电路中的电源换为9V的电源，请你通过计算说明他在实验操作时，滑动变阻器允许接入电路的电阻大约在哪个范围．
（3）若实验中电压表的“0～15V”量程坏了，同学们又提出了一种解决方案，要在（2）的基础上做些改动，才能满足测灯泡额定功率的要求，请你说出该方案的操作过程和注意事项．

Answer 1

分析：（1）要使小灯泡正常发光，灯泡两端的电压应等于其额定电压；
（2）实验中应注意，灯泡两端的最大电压为7.5V，计算出电路中的电流，此时滑动变阻器的阻值最小，从而确定滑动变阻器的阻值范围；
（3）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为9V-7.5V=1.5V，所以可将电压表与滑动变阻器并联．

解答：解：（1）灯泡的额定电压为7.5V，6V低于灯泡的额定电压，小灯泡不能正常发光，所以不能测出小灯泡的额定功率；
（2）滑动变阻器的阻值可调至最大，当滑动变阻器的阻值减小时，灯泡两端的电压增大，当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为U_滑=9V-7.5V=1.5V；
电路中的电流为I=

U

R

=

7.5V

10Ω

=0.75A，则滑动变阻器的阻值为R_滑=

U滑

I

=

1.5V

0.75A

=2Ω，若滑动变阻器的阻值再减小，灯泡两端的电压会超过额定电压，所以滑动变阻器的最小阻值为2Ω，因此允许接入电路的电阻大约为2～20Ω；
（3）若电压表的大量程损坏，应将电压表与滑动变阻器并联，滑动变阻器两端的最大电压为3V，由于灯泡的电阻大约为10Ω，根据串分压的知识：

R滑

RL

=

3V

9V-3V

，解得R_滑=5Ω，若滑动变阻器的阻值再大，有可能将电压表损坏．
答：（1）电源电压低于小灯泡的额定电压，小灯泡不能正常发光；
（2）滑动变阻器的阻值范围为2～20Ω；
（3）操作过程：将电流表换成0～3A量程，将电压表换为0～3V量程并联在滑动变阻器两端，调节滑动变阻器使电压表的示数为1.5V，记录电流表的示数为I；
注意事项：闭合开关前，滑动变阻器的阻值不能过大（或不能超过5Ω），以免损坏电压表．

点评：此题是测量灯泡的额定功率实验，考查了电源的选择，滑动变阻器阻值范围的判定，此类题目是电学计算中的难点，关键是根据题目中所给出的条件确定最大电流或电压，根据串联电路中的电流、电压特点结合欧姆定律进行计算．