Question

11．小李和小王同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验，实验中使用的小灯规格相同，均标有“2.5V”字样，额定功率为1W-1.5W之间，电源由若干节新干电池组成，其它器材均相同．
小王连接电路，闭合电键，移动变阻器的滑片，电流表示数变化范围为0.06A～0.2A、电压表示数变化范围为0～1.2V．小灯泡终无法正常发光．
小李正确连接电路，闭合电键S后，移动滑片，发现当变阻器的滑片恰好在中点上，小灯泡正常发光．
（1）测定小灯泡的额定功率需要测量和记录的物理量是额定电压和额定电流，判定该小灯泡正常发光的方法是观察到电压表示数为额定电压2.5V，小灯泡正常发光．
（2）小王原来实验中存在的问题有电源电压太小，电压表并联在滑动变阻器两端．
（3）小灯的额定功率为1.25瓦，电源电压为7.5伏．

Answer 1

分析 （1）根据功率公式P=UI，要测量灯泡的额定电功率，需测量灯泡两端的电压及通过灯泡的电流值；
当灯泡两端的电压等于额定电压时，灯泡正常发光；
（2）小灯泡不能正常发光，说明电源电压太小，电压表示数最小值为0，说明电压表和滑动变阻器并联；
（3）根据小王的实验的电表范围，当滑动变阻器接入电路阻值最大时，分析出滑动变阻器两端的电压和电路中的电流，利用欧姆定律可求出滑动变阻器的最大阻值；
根据小灯泡的额定功率范围和额定电压，可以求出额定电流范围；
根据接入电路的滑动变阻器阻值和额定电流范围，利用欧姆定律，可以求出滑动变阻器两端的电压范围，从而得出电源电压范围，根据对电池节数的判断得出电源电压的准确值；
根据滑动变阻器两端的电压和滑动变阻器接入电路的阻值可以求出电路中电流，即小灯泡的额定电流，利用P=UI求小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）根据功率公式P=UI，要测量灯泡的额定电功率，需测量灯泡的额定电压及电流；
当灯泡两端的电压等于额定电压时，灯泡就正常发光；
（2）小灯泡能发光，电压表、电流表均有示数，说明电路无故障；
无论怎么移动滑动变阻器，小灯泡均不能正常发光，说明小灯泡两端的电压无法达到额定电压，电源电压太小；
分析电压表示数可知，电压表示数最小值为0，说明此时电压表并联部分电阻为0，小灯泡电阻不为0，滑动变阻器移动滑片可以使滑动变阻器接入电路的电阻为0，说明电压表并联在滑动变阻器两端；
（3）小王连接的电路，滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，根据串分压可知，此时滑动变阻器两端的电压最大，由电压表示数变化范围可知，此时滑动变阻器两端的电压为1.2V，电路中总电阻最大，电流中最小，由电流表示数变化范围可知，此时电流为0.06A，
则滑动变阻器最大阻值R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.2V}{0.06A}$=20Ω，
I_额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$，小灯泡额定电压为2.5V，额定功率在1W～1.5W之间，
$\frac{1W}{2.5V}$≤I_额≤$\frac{1.5W}{2.5V}$，
解得：0.4A≤I_额≤0.6A，
当变阻器的滑片恰好在中点上，小灯正常发光，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R₂=$\frac{{R}_{1}}{2}$=$\frac{20Ω}{2}$=10Ω，
滑动变阻器两端的电压U₂=I_额R₂，数据代入得，0.4A×10Ω≤U₂≤0.6A×10Ω，解得4V≤U₂≤6V，
电源电压U=U₂+U_额，数据代入得，4V+2.5V≤U≤6V+2.5V，解得6.5V≤U≤8.5V，
电源由若干节新干电池组成，每节干电池电压1.5V，所以应该由5节干电池组成，电源电压7.5V；
小灯泡两端的电压U₂=U-U_额=7.5V-2.5V=5V，电路中电流I_额=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{5V}{10Ω}$=0.5A，
小灯泡的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案为：
（1）额定电压和额定电流；观察到电压表示数为额定电压2.5V，小灯泡正常发光；
（2）电源电压太小，电压表并联在滑动变阻器两端；
（3）1.25；7.5．

点评 本题考查了对电路存在问题的分析、电源电压、小灯泡额定功率的判断，本题的难点是电源电压的计算，解题的关键是计算出滑动变阻器的最大阻值和根据额定电流范围求出电源电压．