Question

10．甲、乙同学分别做“测定小灯泡的电功率”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．他们各自选取一个变阻器、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，其中一个电流表示数为0.22A．
①请画出甲同学的实验电路图
（用2B铅笔在答题纸上相应位置作图）；
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电源，确定甲用的电源电压和灯的额定电压；
交换电源后，两灯均正常发光，求出甲同学连接电路中变阻器的电压，根据电压表示数相同，确定甲、乙同学连接电路中电压表的位置，画出甲同学的实验电路图
②根据上面的分析确定甲同学所用电源电压；
根据根据当小灯正常发光时，滑片的位置都在中点附近，其中一个电流表示数为0.22A，判断出甲乙同学所选用的滑动变阻器的规格．
③根据上面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；
交换电源后，甲使用6V的电源，因额定电压为3.8V的灯正常发光，所以变阻器的电压为6V-3.8V=2.2V，乙使用
3V的电源，额定电压为2.2V的电压正常发光，电压表示数相同，所以甲同学连接电路中电压表并联在变阻器的两端，乙同学连接电路中电压表并联在灯的两端，甲同学的实验电路图如下所示；

②由上面的分析，小灯正常发光时，甲同学所用的电源电压为6V；因其中一个电流表示数为0.22A，又滑片的位置均在中点附近，根据R=$\frac{U}{I}=\frac{2.2V}{0.2A}$=10Ω=$\frac{1}{2}$×20Ω，所以可判断出“20Ω 2A”的变阻器接在了甲同学的电路中，
乙同学选用的是“5Ω 2A”的变阻器；
③在乙同学的连接电路中，“5Ω 2A”的变阻器分得的电压U_乙=3V-2.2V=0.8V，变阻器连入电路中的电阻大小约为$\frac{1}{2}$×5Ω=2.5Ω，则通过其的电流大小I′=$\frac{U′}{R′}=\frac{0.8V}{2.5Ω}$=0.32A，即为灯正常发光时的电流大小，所以乙同学选用小灯泡的额定功率P_L=U_L×I′=2.2V×0.32A=0.704W．
故答案为：①见上图；
②6；“20Ω  2A”；
③0.704W．

点评 此题主要考查根据串联电路的特点和灯的亮度的情况，通过推理判断电路的连接、器材的选择、功率的计算等知识，综合性强，难度较大，对能力要求较高．