Question

某同學(xué)利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率．已知小燈泡L的額定電壓為2.5V，定值電阻R的阻值為20Ω，電源電壓U保持不變．
（1）請根據(jù)圖甲將圖乙中的實(shí)驗(yàn)電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）
（2）開關(guān)S連接觸點(diǎn)“1”，滑動(dòng)變阻器的滑片從最左端移到最右端時(shí)，電流表的指針在圖丙所示的位置，則電源電壓U=______ V．
（3）開關(guān)S仍連接觸點(diǎn)“1”，滑動(dòng)變阻器的滑片向左移到某一位置時(shí)，電流表的示數(shù)為0.15A，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為______Ω；再將開關(guān)S連接觸點(diǎn)“2”，電流表的示數(shù)為0.2A，則小燈泡的實(shí)際功率為______ W；為了使小燈泡正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向______滑動(dòng)．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖連實(shí)物圖，此電路是并聯(lián)的．
從電源正極開始，按照電流方向，先連其中一條支路，找到分點(diǎn)與合點(diǎn)，從分點(diǎn)開始連接另一條支路到合點(diǎn)，滑動(dòng)變阻器在電路圖和實(shí)物圖中接入電路的部分要對應(yīng)．
（2）S連接觸點(diǎn)“1”時(shí)，滑片處于最右端，只有R接入電路，根據(jù)U=IR計(jì)算電源電壓．
（3）根據(jù)U=IR，先求R的電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求滑動(dòng)變阻器電壓，最后求滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
S連接觸點(diǎn)“2”時(shí)，根據(jù)U=IR，求滑動(dòng)變阻器的電壓，根據(jù)串聯(lián)電壓特點(diǎn)，求燈泡電壓，根據(jù)P=UI，計(jì)算燈泡的實(shí)際功率．
要使燈泡正常工作，燈泡電壓要增大，電路電流增大，電路總電阻減小，滑動(dòng)變阻器電阻減小，滑片右移．
解答：解：（1）從電源正極開始，按照電流方向依次連接電流表、滑動(dòng)變阻器、R、觸點(diǎn)“1”、S，到電源負(fù)極，補(bǔ)全電路，滑動(dòng)變阻器接右半段，接右下端接線柱．
分點(diǎn)在滑動(dòng)變阻器和R之間任意接線柱，合點(diǎn)在S點(diǎn)．
從分點(diǎn)開始，經(jīng)燈泡、觸點(diǎn)“2”到S點(diǎn)，如圖．
 
（2）S連接觸點(diǎn)“1”，滑片移到最右端，只有R接入電路．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個(gè)大格代表0.2A，每一個(gè)小格代表0.02A，電流為0.3A，
所以電源電壓：U=IR=0.3A×20Ω=6V．
（3）滑片左移某一位置，滑動(dòng)變阻器與R串聯(lián)，I₁=I=0.15A．
R兩端電壓為：U=IR=0.15A×20Ω=3V．
所以滑動(dòng)變阻器電壓為：U₁=U-U=6V-3V=3V．
所以滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為：R₁===20Ω．
S連接觸點(diǎn)“2”，電流表示數(shù)為0.2A，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，I_L=I₂=0.2A．
滑動(dòng)變阻器電壓：U₂=I₂R₁=0.2A×20Ω=4V．
燈泡電壓為：U_L=U-U₂=6V-4V=2V．
所以，P_L=U_LI_L=2V×0.2A=0.4W．
要使燈泡正常發(fā)光，燈泡電壓從2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動(dòng)變阻器連入電阻減小，滑動(dòng)變阻器接右半段，滑片右移．
故答案為：（1）實(shí)物電線連接如圖所示；（2）6；（3）20；0.4；右．
點(diǎn)評：本題通過開關(guān)觸點(diǎn)的變化、滑片移動(dòng)，使電路處于不同狀態(tài)，給人的感覺很亂，因此一定要弄清有幾個(gè)過程，可以每個(gè)過程畫一個(gè)等效電路，在圖上標(biāo)出已知量，對解題會有一定的幫助．