Question

19．某同学利用伏安法“测量小灯泡额定功率”时，所用电源电压不变，实验用小灯泡上标有“0.2A”字样，他的电路连接正确，实验步骤正确．闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数为4.5V，则此故障可能为小灯泡断路（选填“小灯泡短路”、“小灯泡断路”或“滑动变阻器断路”），他排除故障后重新开始实验，闭合开关，电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A，然后他移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，滑片的位置恰好在变阻器的中点上，小灯泡的额定功率为0.5W．

Answer 1

分析 （1）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，可能是电路中有断路发生；再根据电压表的示数情况分析判断故障；
（2）闭合开关时，电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A可求出所用滑动变阻器的最大阻值R，然后由滑片恰好在变阻器的中点时的阻值，标有“0.2A”字样小灯泡正常发光时，利用U=IR求出滑动变阻器两端电压，从而计算出此时灯泡两端电压，再利用P=UI即可求出小灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）闭合开关，灯不亮，电流表无示数，说明电路中有断路故障；电压表有示数，说明电压表到电源两极间是通路，所以故障是灯泡断路了，使得电压表串联在电路中，且电压表示数接近电源电压，即电源电压为4.5V；
若灯泡短路，则电压表无示数；若滑动变阻器断路，整个电路断路，电压表也无示数，不合题意；
（2）实验中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，电流表测电路中电流．
闭合开关时，滑动变阻器的滑片在最大阻值处，电压表、电流表的示数分别为1.5V和0.15A，即此时电路中的电流I=0.15A，小灯泡两端的电压U_L=1.5V，
所以滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=4.5V-1.5V=3V，
由欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
当小灯泡正常发光时，滑片恰好在变阻器的中点上，所以此时电路中电流：I′=I_滑=I_额=0.2A，
根据欧姆定律可得，此时滑动变阻器两端的电压：U_滑′=I_额×$\frac{R}{2}$=0.2A×$\frac{20Ω}{2}$=2V，
所以灯泡的额定电压：U_额=U-U_滑′=4.5V-2V=2.5V，
则小灯泡的额定功率为：P=U_额I_额=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：小灯泡断路；0.5．

点评 本题测灯泡额定功率的实验，考查了故障判断和灯泡额定功率的计算．注意的是题目中隐含的条件：排除故障后按照正确的操作进行实验，闭合开关，此时滑动变阻器连入的阻值最大，由此即可计算出滑动变阻器的最大阻值．