Question

3．小王做“测定小灯泡额定功率”实验，现有电源（电压保持不变）、待测小灯、电压表、电流表、滑动变阻器（“50Ω  2A”、“20Ω  2A”两种规格）、电键及导线若干，其中待测小灯上只有所标“0.18A”（指小灯正常工作电流）字样清晰可见．他连接电路，闭合电键，接着他移动滑片，发现电流表示数逐渐增大，电压表示数逐渐减小，当滑片移动到中点位置附近时，小灯正常发光，此时电压表示数为4.4伏．他经过思考分析，在没有更换实验器材的情况下重新正确连接电路，并规范操作，闭合电键发现电流表、电压表示数分别为0.12安和2伏．
（1）请说明小王判断小灯正常发光的理由：电流表的示数恰好等于0.18A；
（2）实验中所用滑动变阻器的最大阻值为50欧，电源电压为8伏，小灯泡的额定功率为0.648瓦．

Answer 1

分析 （1）当通过灯的电流为0.18A时，灯正常发光；
（2）闭合电键，接着他移动滑片，发现电流表示数逐渐增大，电压表示数逐渐减小，根据分压原理判断电压表的连接位置；
根据欧姆定律求出变阻器滑片位于中点附近时变阻器的阻值，确定变阻器的最大阻值；
求出重新连接电路后变阻器的电压，根据串联电路电压的特点，得到电源电压，根据P_L=U_LI求灯的额定功率；

解答 解：（1）待测小灯上标有“0.18A”（指小灯正常工作电流），所以，当电流表示数为0.18A时，灯正常工作；
（2）他连接电路，闭合电键，接着他移动滑片，发现电流表示数逐渐增大，说明变阻器连入电路中的电阻减小，根据分压原理，电压表示数逐渐减小，则可判断电压表并联在变阻器的两端；
根据当滑片移动到中点位置附近时，小灯正常发光，此时电压表示数为4.4伏，则此时变阻器连入电路中的电阻大小R′=$\frac{U′}{I}=\frac{4.4V}{0.18A}$=24.4Ω，而24.4Ω×2=48.8Ω，所以，可知选用的变阻器的最大电阻为50Ω；
重新连接电路，并规范操作，隐含着将变阻器的最大电阻连入了电路中，此时变阻器的电压U_滑=I₁R_滑=0.12A×50Ω=6V，灯的电压即电压表示数为2V，所以电源电压U=6V+2V=8V；
在第1次实验操作中，电压表示数为4.4V，灯正常发光的电压U_L=8V-4.4V=3.6V，所以灯的额定功率P_L=U_LI=3.6V×0.18A=0.648W．
故答案为：（1）电流表的示数恰好等于0.18A；
（2）50；8；0.648．

点评 本题测定小灯泡的额定功率，简化计算，重在运用已学知识进行推理分析判断得出结论．明确隐含条件：连接电路时，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处是解题的关键．