Question

10．某同学做“测定小灯泡的功率”实验，所用器材有电源、待测小灯（标有“2.0V”字样）、两个电压表、滑动变阻器（“20Ω  2A”）、电键以及导线若干．他经过思考后，将两个电压表分别接在滑动变阻器和电源两端进行实验．

①请画出该同学连接的实验电路图．
②若实验中，当灯泡正常发光时，滑片P的位置恰好在中点上（即它接入电路的电阻为最大阻值的一半），且两个电压表的示数如图（a）、（b）所示，请则电源电压=4.5V，电路中电流=0.25A，小灯的额定功率=0.5W．

Answer 1

分析 ①两个电压表分别接在滑动变阻器和电源两端
②穷举两电表可能读数，根据灯正常发光和串联电压电压的规律确定两电压表的示数，由欧姆定律求出灯的额定电流，根据P=UI求灯的额定功率．

解答 解：①灯与变阻器串联，两个电压表分别接在滑动变阻器和电源两端，如下所示：

②图a中，若电压表选用大量程，分度值为0.5V，示数为12.5V；
若选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.5V；
图b中，若电压表选用大量程，分度值为0.5V，示数为4.5V，
选用小量程，分度值为0.1V，示数为0.9V；
因灯正常发光，灯的额定电压为2V，根据串联电路电压的规律，
两表示数之差为灯的额定电压2.5V，故V₁选用大量程，示数为4.5V，即电源电压为：
U=4.5V，V₂选用小量程，示数为：
U₂=2.5V，因变阻器连入电路中的电阻为为最大阻值的一半，即R_滑中=0.5×20Ω=10Ω，
根据欧姆定律，通过变阻器的电流即电路中的电流：
I_L=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{滑中}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
灯的额定功率：
P_L=U_LI_L=2V×0.25A=0.5W
故答案为：①如上所示；②4.5；0.25；0.5．

点评 本题用两个电压表在没有电流表的情况下，用最大阻值已知的变阻器测定小灯泡的功率，考查串联串联电路的规律、电表的读数及欧姆定律的运用，解题的关键是正确判断两电压表的示数．难度较大．