Question

12．某同學(xué)用如圖所示的電路測定小燈泡的電功率．電源電壓保持不變，小燈泡上標(biāo)有“5V”字樣，滑動變阻器R₂的最大阻值為20歐，電流表的量程為0～0.6安，電壓表的量程為0～15伏，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑片P的位置，得到下表的實驗數(shù)據(jù)：

次數(shù)	V1表示數(shù) （伏）	V2表示數(shù) （伏）	A表示數(shù) （A）
1	10	7	0.3
2	10	6	0.4
3	10	5	0.5

則此小燈泡的額定功率為2.5W；改變滑片P的位置可使小燈泡消耗的功率最小，此最小功率為1.11W；為保證電表安全使用，變阻器連入電路的最小電阻為10Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表V₁測電源的電壓，電壓表V₂測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表V₃測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)表格得出電路中的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時燈泡的實際功率最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出燈泡的最小功率；
（3）比較燈泡正常發(fā)光時電路中的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表V₁測電源的電壓，電壓表V₂測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表V₃測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓U_L=5V時，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=10V-5V=5V，
由表格數(shù)據(jù)可知，電路中的電流I=0.5A，則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI=5V×0.5A=2.5W；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{5V}{0.5A}$=10Ω，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，燈泡的實際功率最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的最小電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑大}}$=$\frac{10V}{10Ω+20Ω}$=$\frac{1}{3}$A，
燈泡的最小實際功率：
P_L小=I_小²R_L=（$\frac{1}{3}$A）²×10Ω=$\frac{10}{9}$W≈1.11W；
（3）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡正常發(fā)光時的電流為0.5A，電流表的量程為0.6A，
所以，電路中的最小電流為0.5A，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，
則R=$\frac{U}{{I}_{小}}$=$\frac{10V}{0.5A}$=20Ω，
滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑小=R-R_L=20Ω-10Ω=10Ω．
故答案為：2.5W；1.11W；10Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是從表格中獲取有用的信息．