Question

20．小刘有一个额定电压是2.5V正常工作电流约为0.2A的小灯泡，他想测定灯泡的额定功率．实验室提供器材如下：电流表、电压表、开关各一个，三个规格分别为“10Ω 0.5A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电压为6V的电源．

（1）小刘设计的电路如图甲，通过分析应选用规格为“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）小刘连接好电路，闭合开关后，灯泡亮度很大且很快熄灭，其操作上的错误是滑动变阻器未滑到最大阻值处；
（3）改正电路后，继续实验．在实验过程中，小刘观察到了如图乙所示的一组电压表和电流表示数．根据这组示数可计算出小灯泡的电阻值为15Ω；再根据计算出的电阻和小灯泡的额定电压，小刘就计算出了小灯泡的“额定功率”为0.42W；
（4）对小刘的计算结果予以评价计算结果不科学，未考虑小灯泡电阻的变化．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压、额定电流，根据电源两节干电池，确定滑动变阻器最小电阻值．
（2）闭合开关后，灯泡亮度很大且很快熄灭，没有把滑动变阻器移到最大阻值处．
（3）读出电压表，电流表示数，由R=$\frac{U}{I}$计算灯泡电阻，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算电功率．
（4）灯泡电阻受温度的影响，灯泡两端电压等于额定电压时，灯泡的实际功率等于额定功率．

解答 解：（1）根据灯泡额定电压U=2.5V，额定电流I=0.2A，两节干电池U=3V，U_滑=U-U_灯=3V-2.5=0.5V，滑动变阻器最小电阻，R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{0.5V}{0.2A}=12.5Ω$，则选择“50Ω 0.5A”．
（2）闭合开关后，灯泡亮度很大且很快熄灭，没有把滑动变阻器移到最大阻值处，电流过大，烧坏灯泡．
（3）电压表量程0-3V，分度值0.1V，电压表示数2.4V，电流表量程0-0.6A，分度值0.02A，电流表示数0.26A，由R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.16A}$=15Ω，灯泡两端电压等于额定电压U=2.5V时，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{15Ω}$=0.42W．
（4）灯泡两端电压等于额定电压时，灯泡的实际功率等于额定功率，灯泡的电阻受温度的影响，温度越高电阻越大，所以不能计算额定功率．
故答案为：（1）50Ω 0.5A； （2）滑动变阻器滑片未置于阻值最大处； （3）15； 0.42；（4）计算结果不科学，未考虑小灯泡电阻的变化．

点评 此题考查了，滑动变阻器的选择、电路注意事项、电阻和电功率的计算、灯泡电阻受温度的影响，属于电功率的基本题型．