Question

10．小张和小明两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验，除了小灯泡外他们所使用的器材规格均相同，小灯的额定电压可能是“1.5V”、“2.0V”或“2.8V”，小灯泡功率相差不大
（1）如图1是小张同学没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整（要求滑片向右滑时，灯泡变暗）

物理量 实验序号	电压表 示数	电流表 示数	小灯亮 暗程度
1	1.3V	0.17A	暗
2	2.0V	0.22A	正常发光
3	3.0V	0A	不发光

（2）小张正确连接好电路，闭合电键时记录了第1组数据，当小灯正常发光时记录了第2组数据，把滑片移到端点时小灯闪亮一下，后熄灭，并记录了第3组数据，如表所示．则他们所用电源的电压为3.0伏，甲同学所用小灯的额定功率为0.44瓦．
（3）同座位的小明实验时，当他连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光．在一旁观察的小张一惊，提醒小明实验中有问题．请你帮助小明找出实验中两个操作不当之处：
①连接电路时开关没有断开；
②滑动变阻器的滑片没有移到电阻值为最大的位置．
（4）小明同学改正了操作错误重新连接好电路后，当小明同学所选用的小灯正常发光时，电压表的示数如图2所示，而滑片恰好在滑动变阻器的中点上，此时滑动变阻器连入电路的电阻值为5欧，小明同学所选用小灯泡正常发光时的电流为0.3安．

Answer 1

分析 （1）要求滑片向右滑时，灯泡变暗（电流变小），连入的电阻变大，下面的接线柱选A；
（2）由第3组数据可知，电压表有示数，电流表示数为0，说明问题出在电压表两接线柱之间的电路，短路不对（这样电压表示数为0），只能是开路：小灯泡灯丝断，此时电压表测量的是电源电压；当小灯正常发光时记录了第2组数据（额定电压及额定电压下的电流），利用P=UI求解；
（3）为了保护电路，连接电路时开关要断开，滑片P置于使连入电阻最大的位置；
（4）利用小张同学的第3组数据判断出电源电压，根据第一次实验利用串联电路的特点和欧姆定律求得滑动变阻器的最大阻值，求得滑片中点时接入电路的电阻和电压，求得滑动变阻器电流即灯泡电流，根据P=UI计算灯泡额定功率；

解答 解：（1）当滑片右移时，灯变暗说明连入电阻变大，下面的接线柱选择A；如图所示：

（2）由第3组数据可知，电压表示数为3.0V，电流表示数为0，说明问题出在电压表两接线柱之间的电路，小灯泡灯丝断，此时电压表测量的是电源电压为3.0V；
当小灯正常发光时记录了第2组数据（额定电压及额定电压下的电流），额定功率为：
P=UI=2.0V×0.22A=0.44W
（3）当他连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光，
说明①连接电路时开关没有断开，②没有将变阻器的滑片调到阻值最大位置；
（4）第一次实验中滑片处于最大阻值处，闭合开关得到第一组数据，滑动变阻器电压为：
U₁=U_总-U_L=3.0V-1.3V=1.7V，
滑动变阻器最大阻值为：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.7V}{0.17A}$=10Ω，
小明同学实验时，灯泡与滑动变阻器串联，使用的滑动变阻器相同，滑片恰好在滑动变阻器的中点上，所以滑动变阻器接入电路的电阻：R′=0.5R=0.5×10Ω=5Ω；
电压表选择0～3V量程，分度值0.1V，则电压为1.5V，
根据串联电路的总电压等于各部分电压之和可得：
变阻器两端的电压U′=U-U_L=3.0V-1.5V=1.5V，
根据串联电路电流处处相等，所以灯泡电流为：I_L=I′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A；
故答案为：（1）实物连接如右图；（2）3.0；0.44；（3）①连接电路时开关没有断开；②滑动变阻器的滑片没有移到电阻值为最大的位置；（4）5；0.3；

点评 本题涉及电压表的读数、滑动变阻器的变阻原理、电功率的计算，要认真审题，注意隐含条件，虽综合性强，但都属于基础知识，难度适中．