Question

4．小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全并完好，电源电压6V不变，滑动变阻器标有A，B两个（A标有“10Ω 1A”的字样，B标有“20Ω 1A”的字样），待测小灯上只有所标“2.5V”字样清晰可见．小华选用其中一个滑动变阻器与电源、小灯泡、电流表、电键正确连接电路后，再将电压表并联在电路中．闭合电键前使滑动变阻器接入电路电阻最大，然后闭合电键，通过移移动变阻器的滑片测得小灯在不同电压下的电流，并将数据记录在表中．．

物理量	电压U/V	电流I/A
1	4.0	0.20
2	3.5	0.22
3	2.5	0.28

①请画出小华同学的实验电路图
②判断小灯泡正常发光的方法是当电压表示数为3.5V时，小灯正常发光．
③小华在实验中选用的滑动变阻器是“20Ω1A”
④小灯泡的额定功率为P_额=U_额I'=2.5V×0.22A=0.55W（请写出计算过程）

Answer 1

分析 ①根据题意确定各电路元件的连接方式，然后作出电路图．
②灯泡在额定电压下正常发光，根据电压表示数可以判断灯泡是否发光．
③由表格数据，根据串联电路特点和欧姆定律计算变阻器连入的最大电阻值，从而确定其规格；②根据图示电压表确定其量程与分度值，读出其示数，求出电源电压．
④求出灯泡额定电压，应用P=UI可计算小灯泡的电功率．

解答 解：
①由题知，逐步移动滑片P，电压表的示数增大，电流表示数减小，由此可知电压表测的是滑动变阻器两端电压，实验电路图如图所示：
；
②灯泡在额定电流下正常发光，由灯泡铭牌可知，灯泡额定电压为2.5V，当电压表示数为6V-2.5V=3.5V时，小灯正常发光．
③根据串联电路的分压原理，当变阻器连入阻值最大时，分得电压最大，由表格数据知，电压表示数最大为4V，
由欧姆定律可得此时变阻器连入阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，故变阻器应选择的规格是：“20Ω 1A”；
④由电路图，根据串联电路电压特点知，当灯泡两端电压等于额定电压2.5V时，变阻器两端电压：
U_R′=U-U_额=6V-2.5V=3.5，
由表格数据可知，此时电路中电流：I'=0.22A，
所以灯泡的额定功率：
P_额=U_额I'=2.5V×0.22A=0.55W．
故答案为：①见上图；②当电压表示数为3.5V时，小灯正常发光；③“20Ω 1A”；④P_额=U_额I'=2.5V×0.22A=0.55W．

点评 本题考查了实验电路的设计、滑动变阻器规格的选择以及功率的计算，由实验操作和已知条件确定电压表所测电压，从而设计出电路图是关键．