Question

9．小華同學(xué)做“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材有學(xué)生電源（電壓為2伏的整數(shù)倍）、待測(cè)小燈（標(biāo)有“0.2A”字樣，額定功率0.5瓦～0.7瓦之間）、電流表、滑動(dòng)變阻器（有“20Ω 1A”和“50Ω 2A”兩種規(guī)格可選）、電鍵及導(dǎo)線若干．他正確連接電路，閉合電鍵移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)當(dāng)小燈正常發(fā)光時(shí)，滑片恰好在中點(diǎn)位置．
（1）畫(huà)出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）根據(jù)相關(guān)信息計(jì)算出小燈的額定功率．（需寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)提示，電路中沒(méi)有電壓表，只有電流表，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)額定電功率的范圍確定額定電壓的范圍；
由滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)值判斷出變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系結(jié)合電源電壓為2V的整數(shù)倍確定電源電壓及變阻器的規(guī)格；
計(jì)算出變阻器兩端的電壓，根據(jù)電源電壓，得出燈泡的額定電壓，由P=UI計(jì)算出其額定電功率．

解答 解：（1）將電流表與變阻器與燈泡串聯(lián)，如圖所示：

（2）燈泡的額定電流為0.2A，電功率的范圍為0.5瓦～0.7瓦，則由U=$\frac{P}{I}$可得，額定電壓的范圍為：2.5V～3.5V；
若變阻器的最大阻值為20Ω，則燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓U_滑=IR_滑=0.2A×$\frac{1}{2}$×20Ω=2V，電源電壓等于變阻器兩端的電壓與燈泡兩端的電壓之和，電源電壓范圍為：4.5V～5.5V，又電源電壓為2V的整數(shù)倍，所以不符合要求；
若變阻器的阻值為50Ω，則燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓U_滑′=IR_滑′=0.2A×$\frac{1}{2}$×50Ω=5V，電源電壓等于變阻器兩端的電壓與燈泡兩端的電壓之和，電源電壓范圍為：7.5V～8.5V，又電源電壓為2V的整數(shù)倍，所以電源電壓為8V；
則燈泡的額定電壓U_額=U-U_滑=8V-5V=3V；
燈泡的額定電功率為P_額=U_額I_額=3V×0.2V=0.6W．
答：（1）見(jiàn)上圖；（2）額定功率為0.6W，過(guò)程如上所示．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量燈泡的額定電功率實(shí)驗(yàn)，主要考查了歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，根據(jù)已知條件確定變阻器的阻值及電源電壓是解決本題的突破口，有一定難度．