Question

20．小张同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源（电压保持不变）、待测小灯（额定功率不小于0.8瓦）、电压表、电流表、滑动变阻器、电键及导线若干，其中待测小灯上只有所标“0.25A”（指小灯正常工作电流）字样清晰可见．他连接电路，操作规范，闭合电键，移动变阻器的滑片至小灯正常发光时，变阻器连入电路的电阻恰为最大阻值的一半，此时电压表V的示数为2.5伏．在上述实验过程中，电流表A示数的范围为0.20～0.25安．经思考后，他在电路中再连接一个电压表V′并按规范重新实验，发现电压表V′的示数从2.0伏逐渐变大、电压表V的示数则逐渐变小．
①请写出小张将电压表V接在电路中的位置．并联在滑动变阻器两端．
②请根据相关信息计算：滑动变阻器的最大阻值为20欧，电源电压为6伏，小灯泡的额定功率为0.875瓦．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡和滑动变阻器的连接特点，利用欧姆定律分析出各自的电压变化趋势即可知道电压表V接在电路中的位置；
（2）电流表V测量滑动变阻器两端电压，示数为2.5V时，电流为0.25A，可求变阻器连入电路的阻值，进而可求最大阻值；
求出电压表V′示数（灯泡两端电压）为2.0V时，滑动变阻器两端电压，可计算电压电压；
利用欧姆定律和电源电压不变的特点列出等式求出灯泡的额定电压值，最后利用P=UI求功率．

解答 解：（1）在“测定小灯泡的电功率”实验中，待测小灯与滑动变阻器串联，规范实验时，随着滑片P的移动，滑动变阻器连入电路的阻值减小，电路中的电流变大，因灯泡的阻值基本不变，根据U=IR可知：灯泡两端的电压会变大，根据串联电路的电压特点可知：滑动变阻器两端的电压会减小，所以电压表V的示数逐渐变小，表明电压表V并联在滑动变阻器的两端；V′并联在灯泡两端．
（2）滑动变阻器一半电阻连入电路时，电路中电流I=I_额=0.25A，滑动变阻器两端电压U_滑=2.5V，
滑动变阻器的最大阻值：R_大=2R=2×$\frac{{U}_{滑}}{I}$=2×$\frac{2.5V}{0.25A}$=20Ω；
电压表V′的示数U₁=2.0V时灯泡中电流为0.2A，滑动变阻器两端电压U₂=R_大I_小=20Ω×0.2A=4V，
则电源电压：U=U₁+U₂=2.0V+4.0V=6V；
根据串联电路的电压特点得：灯泡的额定电压U_额=U-U′=6V-2.5V=3.5V．
则P_额=U_额I=3.5V×0.25A=0.875W．
故答案为：①并联在滑动变阻器两端；②20；6；0.875．

点评 本题考查灯泡功率的测量，一定掌握串联电路电流、电压特点，会灵活应用欧姆定律和功率公式．关键是明确实验原理和电路连接．