Question

10．小張和小明兩同學(xué)分別做“測定小燈泡的功率”實(shí)驗(yàn)，除了小燈泡外他們所使用的器材規(guī)格均相同，小燈的額定電壓可能是“1.5V”、“2.0V”或“2.8V”，小燈泡功率相差不大
（1）如圖1是小張同學(xué)沒有連接完的實(shí)物電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整（要求滑片向右滑時，燈泡變暗）

物理量 實(shí)驗(yàn)序號	電壓表 示數(shù)	電流表 示數(shù)	小燈亮 暗程度
1	1.3V	0.17A	暗
2	2.0V	0.22A	正常發(fā)光
3	3.0V	0A	不發(fā)光

（2）小張正確連接好電路，閉合電鍵時記錄了第1組數(shù)據(jù)，當(dāng)小燈正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù)，把滑片移到端點(diǎn)時小燈閃亮一下，后熄滅，并記錄了第3組數(shù)據(jù)，如表所示．則他們所用電源的電壓為3.0伏，甲同學(xué)所用小燈的額定功率為0.44瓦．
（3）同座位的小明實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)他連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光．在一旁觀察的小張一驚，提醒小明實(shí)驗(yàn)中有問題．請你幫助小明找出實(shí)驗(yàn)中兩個操作不當(dāng)之處：
①連接電路時開關(guān)沒有斷開；
②滑動變阻器的滑片沒有移到電阻值為最大的位置．
（4）小明同學(xué)改正了操作錯誤重新連接好電路后，當(dāng)小明同學(xué)所選用的小燈正常發(fā)光時，電壓表的示數(shù)如圖2所示，而滑片恰好在滑動變阻器的中點(diǎn)上，此時滑動變阻器連入電路的電阻值為5歐，小明同學(xué)所選用小燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3安．

Answer 1

分析 （1）要求滑片向右滑時，燈泡變暗（電流變�。�，連入的電阻變大，下面的接線柱選A；
（2）由第3組數(shù)據(jù)可知，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為0，說明問題出在電壓表兩接線柱之間的電路，短路不對（這樣電壓表示數(shù)為0），只能是開路：小燈泡燈絲斷，此時電壓表測量的是電源電壓；當(dāng)小燈正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù)（額定電壓及額定電壓下的電流），利用P=UI求解；
（3）為了保護(hù)電路，連接電路時開關(guān)要斷開，滑片P置于使連入電阻最大的位置；
（4）利用小張同學(xué)的第3組數(shù)據(jù)判斷出電源電壓，根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求得滑動變阻器的最大阻值，求得滑片中點(diǎn)時接入電路的電阻和電壓，求得滑動變阻器電流即燈泡電流，根據(jù)P=UI計算燈泡額定功率；

解答 解：（1）當(dāng)滑片右移時，燈變暗說明連入電阻變大，下面的接線柱選擇A；如圖所示：

（2）由第3組數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)為3.0V，電流表示數(shù)為0，說明問題出在電壓表兩接線柱之間的電路，小燈泡燈絲斷，此時電壓表測量的是電源電壓為3.0V；
當(dāng)小燈正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù)（額定電壓及額定電壓下的電流），額定功率為：
P=UI=2.0V×0.22A=0.44W
（3）當(dāng)他連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光，
說明①連接電路時開關(guān)沒有斷開，②沒有將變阻器的滑片調(diào)到阻值最大位置；
（4）第一次實(shí)驗(yàn)中滑片處于最大阻值處，閉合開關(guān)得到第一組數(shù)據(jù)，滑動變阻器電壓為：
U₁=U_總-U_L=3.0V-1.3V=1.7V，
滑動變阻器最大阻值為：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.7V}{0.17A}$=10Ω，
小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)時，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，使用的滑動變阻器相同，滑片恰好在滑動變阻器的中點(diǎn)上，所以滑動變阻器接入電路的電阻：R′=0.5R=0.5×10Ω=5Ω；
電壓表選擇0～3V量程，分度值0.1V，則電壓為1.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和可得：
變阻器兩端的電壓U′=U-U_L=3.0V-1.5V=1.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，所以燈泡電流為：I_L=I′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A；
故答案為：（1）實(shí)物連接如右圖；（2）3.0；0.44；（3）①連接電路時開關(guān)沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有移到電阻值為最大的位置；（4）5；0.3；

點(diǎn)評 本題涉及電壓表的讀數(shù)、滑動變阻器的變阻原理、電功率的計算，要認(rèn)真審題，注意隱含條件，雖綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)知識，難度適中．