Question

10．某同学利用如图所示的电路测量小灯泡的电功率，已知小灯泡L的额定电压为2.5V，定值电阻R_o的阻值为20Ω，电源电压U保持不变，
（1）开关S连接触点“1”，滑动变阻器的滑片从最左端到最右端时，电流表的示数为0.3A，则电源电压U=6V；
（2）开关S仍连接触点“1”，滑动变阻器的滑片向左移到某一位置时，电流表的示数为0.15A，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω；再将开关S连接触点“2”，电流表的示数为0.2A，则小灯泡的实际功率为0.4W，为了使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片应向右滑动．

Answer 1

分析 （1）由图S连接触点“1”，滑片在右端时只有R₀连入电路，由U=IR计算电源电压；
（2）S连接触点“1”，滑片向左移到某一位置时，R_o与滑动变阻器串联，由R=$\frac{U}{I}$计算电路的总电阻，从而计算出滑动变阻器接入电路的阻值；
再将S连接触点“2”，L与滑动变阻器串联串联，根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡电压，由P=UI计算其实际功率；
灯泡电压等于额定电压时正常工作，由此根据串联电路特点分析可知使小灯泡正常发光，滑片的移动方向．

解答 解：
（1）由图可知，当开关S接“1”，滑片在右端时只有R₀连入电路，
由I=$\frac{U}{R}$可得电源电压：
U=I₁R₀=0.3A×20Ω=6V；
（2）S连接触点“1”，滑片向左移到某一位置时，R_o与滑动变阻器串联，
电路中总电阻：
R=$\frac{U}{{I}_{1}′}$=$\frac{6V}{0.15A}$=40Ω，
由串联电路的电阻关系可得此时滑动变阻器接入电路的阻值：
R_滑=R-R₀=40Ω-20Ω=20Ω；
再将S连接“2”，L与滑动变阻器串联串联，
所以此时电路中电流：I₂=I_L=I_滑=0.2A，
所以此时灯泡两端电压：
U_L=U-U_滑=6V-0.2A×20Ω=2V，
所以灯泡的实际功率：
P_实=U_LI₂=2V×0.2A=0.4W；
因为灯泡电压低于其额定电压，为使灯泡正常发光应增大灯泡电压，减小变阻器两端电压，由串联电路的分压原理可知，滑片应向右移动，使灯泡电压等于2.5V为止．
故答案为：（1）6；（2）20；0.4；右．

点评 本题考查了串联电路电流、电压特点和欧姆定律公式和电功率公式的应用，正确分析电路，知道灯泡电压等于额定电压时正常工作是关键．