Question

8．小华在做“测定小灯泡的电功率”实验中，电源电压为2伏的整数倍且保持不变，实验室提供的两个标有“2.5V”和“3.8V”字样的小灯，两个滑动变阻器分别标有“5Ω 3A”和“20Ω 2A”字样．他选取其中一个小灯和一个滑动变阻器进行实验，当滑片移到某位置时，电流表、电压表的示数分别如图所示时，小灯泡恰好正常发光．

请通过推理说明若灯与变阻器并联在电路中，则电压表示数即为电源电压，无论11V还是2.2V，都不是2V的整数倍，所以可判断出灯与变阻器不是并联在电路中，而应是串联在电路中的；
若电压表示数为11V，因11V大于3.8V，大于2.5V，所以电压表不可能直接并联在灯的两端，也不能并联在电源的两端（11V不是2V的整数倍），若并联在变阻器的两端，根据串联电路电压的特点，此时，电源电压为11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整数倍，所以电压表的示数为11V是不可能的，只能为2.2V；，电压表示数应为2.2伏，实验中所选用的小灯标有3.8V字样，滑动变阻器标有20Ω 2A字样，小灯的额定功率为1.14瓦．

Answer 1

分析 根据电压表读数的2种可能，由电压先判断电路的连接关系；
电压表在电路中的位置只有3种可能（测灯的电压或测变阻器的电压或测灯和变阻器的总电压），结合灯的额定电压，根据电源电压是2V的整数倍，判断电压表的示数和连接位置；
根据串联电路电压的特点，由电源电压是2V的整数倍，判断灯的额定电压和电源电压的大小；
根据电流表小量程读出电流的大小，求出变阻器的最小阻值确定变阻器的规格；
由P_L=U_L×I_L求灯的额定功率．

解答 解：由题意，当滑片移到某位置时，电流表、电压表的示数分别如图所示时，小灯泡恰好正常发光．
电压表没有说明使用的量程，由指针的位置，若使用大量程0-15V，分度值为0.5V，示数为11V；若使用小量程0-3V，分度值为0.1V，示数为2.2．，电流表使用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.3A，
又因灯上标有“2.5V”和“3.8V”字样，且电源电压为2伏的整数倍且保持不变，
①先判断电路的连接关系：
若灯与变阻器并联在电路中，则电压表示数即为电源电压，无论11V还是2.2V，都不是2V的整数倍，所以可判断出灯与变阻器不是并联在电路中，而应是串联在电路中的，
②判断电压表的示数和连接位置：
若电压表示数为11V，因11V大于3.8V，大于2.5V，所以电压表不可能直接并联在灯的两端，也不能并联在电源的两端（11V不是2V的整数倍），若并联在变阻器的两端，根据串联电路电压的特点，此时，电源电压为11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整数倍，所以电压表的示数为11V是不可能的，只能为2.2V；
因2.2V≠2.5V，2.2V≠3.8V，所以电压表不能直接并联在灯的两端，更不能并联在电源的两端（2.2V小于2.5V和3.8V），由此可确定电压表只能并联在变阻器的两端，
所以电压表与变阻器并联且示数为2.2V；
③判断灯的额定电压和电源电压的大小
若使用额定电压为2.5V的灯，根据串联电路电压的特点，则电源电压 为2.5V+2.2V=4.7V不是2V的整数倍，这
种情况被否定；
若作用额定电压为3.8V的灯，因电源电压为3.8V+2.2V=6V，符合电源电压是2V整数倍的条件．
所以灯的额定电压为3.8V，且电源电压为6V；
④在以上判断的基础上，因电路的电流大小为0.3A，所以变阻器连入电路中的电阻大小R_变=$\frac{{U}_{变}}{I}=\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.33Ω＞5Ω，所以使用的是“20Ω 2A”的变阻器；
⑤灯的额定电压为U_L=3.8V，正常工作时的电流大小I_L=0.3A，所以灯的额定功率P_L=U_L×I_L=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案为：
若灯与变阻器并联在电路中，则电压表示数即为电源电压，无论11V还是2.2V，都不是2V的整数倍，所以可判断出灯与变阻器不是并联在电路中，而应是串联在电路中的；
若电压表示数为11V，因11V大于3.8V，大于2.5V，所以电压表不可能直接并联在灯的两端，也不能并联在电源的两端（11V不是2V的整数倍），若并联在变阻器的两端，根据串联电路电压的特点，此时，电源电压为11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整数倍，所以电压表的示数为11V是不可能的，只能为2.2V；
3.8V；
20Ω 2A；
1.14．

点评 本题简化计算，重在用所学知识结合题目条件进行演绎分析推理，从而判断出符合题意的情况，考查了学生的发散思维能力和推理能力，综合性强，难度大，对能力要求高．