Question

8．甲、乙同学分别做“测定小灯泡的电功率”的实验，实验用到的器材包括：电源电压3伏和6伏各一个，标有“5Ω   2A”和“20Ω   2A”字样的滑动变阻器各一个．标有“2.2V”和“3.8V”字样的待测小灯各一个，以及电流表、电压表．电键和导线，他们各自选取-个变阻器、小灯、电源及其它器材连接电路进行实验．闭合电键后，甲同学发现无论怎样移动变阻器的滑片，小灯均不能正常发光．讨论后．两位同学决定互换电源．并重新连接电路进行实验．当小灯正常发光时．滑片的位置都在中点附近，且电压表示数相同．其中-个电流表示数为0.22A．
①请画出甲同学的实验电路图．
②小灯正常发光时，甲同学所用的电源电压为6伏，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”
③乙同学选用小灯泡的额定功率为0.704W（通过计算说明）

Answer 1

分析 （1）根据测定小灯泡的原理画出小灯泡的电路图；
（2）互换电源前无论怎样移动滑动变阻器灯都不能正常发光，互换后灯泡能正常发光说明开始时甲用的额定电压大而电源电压小的选出甲的电源电压和电源，根据当小灯正常发光时．滑片的位置都在中点附近，且电压表示数相同．其中-个电流表示数为0.22A判断出滑动变阻器的规格．
（3）根据（2）中选出的电源电压和小灯泡的规格，根据P=UI计算出乙小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）根据互换电源前无论怎样移动滑动变阻器灯都不能正常发光，互换后灯泡能正常发光说明开始时甲用的额定电压大而电源电压小的，故甲选用的是额定电压是3.8V的小灯泡和3V的电源电压，乙选用的是额定电压为2.2V的灯泡和6V的电源，再根据当小灯正常发光时，滑片的位置都在中点附近，且电压表示数相同，应该都是2.2V，说明甲的电路中电压表并联在滑动变阻器的两端，乙电路中电压表并联在小灯泡的两端，据此画出甲的电路图，电路图如下；

（2）根据（1）中的分析知，电压表的示数为2.2V，若甲电路中的电流表是0.22A，则根据R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.2V}{0.22A}$=10Ω，又因为小灯正常发光时．滑片的位置都在中点附近，则滑动变阻器的最大阻值为20Ω，所以甲选用“20Ω，2A”的滑动变阻器，则乙选用的是“5Ω，2A”的滑动变阻器；
（3）根据（1）和（2）中判断的乙灯泡的规格和滑动变阻器的规格，因为U_乙=2.2V所以U_滑=U-U_乙=3V-2.2V=0.8V，R_滑=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×5Ω=2.5Ω，I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{0.8V}{2.5Ω}$=0.32A，P_乙=U_乙I=2.2V×0.32A=0.704W．
故答案为：（1）见上图；
（2）6；“20Ω  2A”；（3）0.704W．

点评 此题考察了电路图的设计、电源电压、滑动变阻器的选择以及电功率的计算，是一道综合性的实验题，有一定的难度．