Question

10．小王同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，所用电源由几节干电池串联组成，滑动变阻器上标有“20Ω  2A”字样，小灯标有”0.3A”字样，他按要求连接电路，实验步骤正确，闭合电键时，电压表示数如图（a）所示，电流表示数为0.2安，此时小灯发光较暗接着他移动变阻器的滑片直至小灯正常发光，电压表的示数如图（b）所示他继续移动变阻器的滑片到端点时，电流表的示数为0.32安，小灯比正常发光时要亮请将下表填写完整，并计算出小灯的功率

物理量 序号	电压 （伏）	电流 （安）	功率 （瓦）	亮暗 程度
1		0.2		较暗
2				正常
3		0.32		较亮

Answer 1

分析 ①根据“他按要求连接电路，实验步骤正确，闭合电键时”判断出电压表连接的位置及变阻器连入电路中的阻值大小，根据欧姆定律、串联电路电压的规律结合“电源由几节干电池串联组成”确定图（a）电压表的读数，根据P=U₁I₁求灯的实际功率；
②由题意判断滑片移动的方向，根据分压原理确定图（b）电压表读数，根据P_L=U_L×I_L求灯的额定功率；
③求出电源电压，判断灯的电压，根据P₃=UI₃求灯的实际功率．

解答 解：①因按要求连接电路，实验步骤正确，隐含着将变阻器的最大电阻连入了电路中，电压表并联在灯的两端，闭合电键时，变阻器电阻为20欧姆，由欧姆定律变阻器的电压U_滑=IR_滑=0.2A×20Ω=4V，因此时电压表示数为（a）所示：若选大量程，分度值为0.5V，示数为10V；若选小量程，分度值为0.1V，示数为2V，根据串联电路电压的规律，电源电压U=U_滑+U_灯=4V+U_灯，根据电源为几节干电池，所以电源电压应为1.5V的整数倍，因4V+2V=6V（4V+10V=14V），故电压表示数只能为2V，此时灯的功率
P₁=U₁I₁=2V×0.2A=0.4W；
②由题意“他移动变阻器的滑片直至小灯正常发光”，即变阻器的电阻减小，根据分压原理，变阻器分得的电压减小，电压表示数增大，灯的电压应大于2V，所以，图（b）电压表应根据大量程读数，示数为4.5V，即灯的额定电压为4.5V，所以灯的额定功率P_L=U_L×I_L=4.5V×0.3A=1.35W；
③当他继续移动变阻器的滑片到端点时，变阻器连入电路中的电阻为0，此时灯的电压U₃为电源电压，由①知，电源电压为6V，所以此时灯的实际功率
P₃=UI₃=6V×0.32A=1.92W．
故答案为：如下表所示：

物理量 序号	电压 （伏）	电流 （安）	功率 （瓦）	亮暗 程度
1	2	0.2	0.4	较暗
2	4.5	0.3	1.35	正常
3	6	0.32	1.92	较亮

点评 本题测定小灯泡的电功率，主要考查学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力及分类讨论和推理的能力，综合性强，难度大，从题干中发掘隐含的条件是解题的关键．