Question

某同學利用電壓未知的電源、標有“50Ω 1A”字樣的滑動變阻器、標有“0.25A”字樣的小燈泡、兩只電鍵、電流表和若干導線測定小燈泡的額定功率，該同學經(jīng)過思考先畫出實驗電路圖，然后按照正確的實驗步驟進行操作，并將電鍵S₁閉合、S₂閉合，讀出電流表的示數(shù)為0.2A，這時他就求出了電源電壓，然后該同學邊思考邊實驗，再移動滑動變阻器的滑片到中點位置，此時小燈恰好正常發(fā)光．
（1）請你畫出該同學的實驗電路圖．
（2）請簡述小燈正常發(fā)光的理由．
（3）請求出小燈泡的額定功率．

Answer 1

解：（1）滑動變阻器能改變燈泡電流，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，連接好實物圖，閉合S₁和S₂，滑動變阻器接入電路中電阻最大，電阻為50Ω，讀出電流表的示數(shù)為0.2A，能計算電源電壓，燈泡電阻未知，只有把燈泡短路才能求得電源電壓，所以S₂把燈泡短路，S₁串聯(lián)在電路中控制整個電路，電流表串聯(lián)在電路中測量電流．電路圖如下圖：

（2）燈泡上標有“0.25A”，表示燈泡正常工作電流為0.25A，電流表與燈泡串聯(lián)．所以使電流表的示數(shù)為0.25A．
（3）當滑動變阻器單獨接入電路，電阻最大，電流為0.2A時，
電源電壓為：U=IR=0.2A×50Ω=10V．
當滑動變阻器與燈泡串聯(lián)時，滑片在中點，燈泡正常工作，
所以此時滑動變阻器電壓為U′=I′R′=0.25A×25Ω=6.25V，
所以燈泡額定電壓為：U_L=U-U′=10V-6.25V=3.75V，
所以燈泡額定功率為：P=U_LI′=3.75V×0.25A=0.94W．
答：燈泡額定功率為0.94W．
分析：（1）滑動變阻器上標有“50Ω 1A”，表示滑動變阻器最大阻值為50Ω，允許通過的最大電流為1A．
由題干內(nèi)容知，移動滑動變阻器的滑片到中點，能使燈泡正常工作，說明滑動變阻器和燈泡串聯(lián)在電路中能改變電路中的電流．
正確操作實驗步驟，滑片處于最大阻值處，連入電路電阻為50Ω，只有滑動變阻器單獨接入電路，測出電流值，可以求出電源電壓，所以有一個開關和燈泡并聯(lián)，此時把燈泡短路．
（2）燈泡上標有“0.25A”，表示燈泡正常工作時的電流為0.25A．
（3）滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器一半電阻接入電路，燈泡正常工作．由滑動變阻器電阻和電流計算滑動變阻器電壓，又由電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，求得燈泡額定電壓，再根據(jù)P=UI計算燈泡額定功率．
點評：本題考查的形式比較新穎，以往總是讓滑片滑到最大和最小，讓其它用電器總是接入電路，現(xiàn)在把燈泡短路求電源電壓是比較少見的題型．本題的關鍵是求得電源電壓．