Question

11．小李和小王同學(xué)各自進(jìn)行“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中使用的小燈規(guī)格相同，均標(biāo)有“2.5V”字樣，額定功率為1W-1.5W之間，電源由若干節(jié)新干電池組成，其它器材均相同．
小王連接電路，閉合電鍵，移動(dòng)變阻器的滑片，電流表示數(shù)變化范圍為0.06A～0.2A、電壓表示數(shù)變化范圍為0～1.2V．小燈泡終無(wú)法正常發(fā)光．
小李正確連接電路，閉合電鍵S后，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)當(dāng)變阻器的滑片恰好在中點(diǎn)上，小燈泡正常發(fā)光．
（1）測(cè)定小燈泡的額定功率需要測(cè)量和記錄的物理量是額定電壓和額定電流，判定該小燈泡正常發(fā)光的方法是觀察到電壓表示數(shù)為額定電壓2.5V，小燈泡正常發(fā)光．
（2）小王原來(lái)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題有電源電壓太小，電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端．
（3）小燈的額定功率為1.25瓦，電源電壓為7.5伏．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)功率公式P=UI，要測(cè)量燈泡的額定電功率，需測(cè)量燈泡兩端的電壓及通過(guò)燈泡的電流值；
當(dāng)燈泡兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；
（2）小燈泡不能正常發(fā)光，說(shuō)明電源電壓太小，電壓表示數(shù)最小值為0，說(shuō)明電壓表和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)；
（3）根據(jù)小王的實(shí)驗(yàn)的電表范圍，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)，分析出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓和電路中的電流，利用歐姆定律可求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
根據(jù)小燈泡的額定功率范圍和額定電壓，可以求出額定電流范圍；
根據(jù)接入電路的滑動(dòng)變阻器阻值和額定電流范圍，利用歐姆定律，可以求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓范圍，從而得出電源電壓范圍，根據(jù)對(duì)電池節(jié)數(shù)的判斷得出電源電壓的準(zhǔn)確值；
根據(jù)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓和滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值可以求出電路中電流，即小燈泡的額定電流，利用P=UI求小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）根據(jù)功率公式P=UI，要測(cè)量燈泡的額定電功率，需測(cè)量燈泡的額定電壓及電流；
當(dāng)燈泡兩端的電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡就正常發(fā)光；
（2）小燈泡能發(fā)光，電壓表、電流表均有示數(shù)，說(shuō)明電路無(wú)故障；
無(wú)論怎么移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，小燈泡均不能正常發(fā)光，說(shuō)明小燈泡兩端的電壓無(wú)法達(dá)到額定電壓，電源電壓太�。�
分析電壓表示數(shù)可知，電壓表示數(shù)最小值為0，說(shuō)明此時(shí)電壓表并聯(lián)部分電阻為0，小燈泡電阻不為0，滑動(dòng)變阻器移動(dòng)滑片可以使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為0，說(shuō)明電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端；
（3）小王連接的電路，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，根據(jù)串分壓可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓最大，由電壓表示數(shù)變化范圍可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為1.2V，電路中總電阻最大，電流中最小，由電流表示數(shù)變化范圍可知，此時(shí)電流為0.06A，
則滑動(dòng)變阻器最大阻值R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.2V}{0.06A}$=20Ω，
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$，小燈泡額定電壓為2.5V，額定功率在1W～1.5W之間，
$\frac{1W}{2.5V}$≤I_額≤$\frac{1.5W}{2.5V}$，
解得：0.4A≤I_額≤0.6A，
當(dāng)變阻器的滑片恰好在中點(diǎn)上，小燈正常發(fā)光，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R₂=$\frac{{R}_{1}}{2}$=$\frac{20Ω}{2}$=10Ω，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U₂=I_額R₂，數(shù)據(jù)代入得，0.4A×10Ω≤U₂≤0.6A×10Ω，解得4V≤U₂≤6V，
電源電壓U=U₂+U_額，數(shù)據(jù)代入得，4V+2.5V≤U≤6V+2.5V，解得6.5V≤U≤8.5V，
電源由若干節(jié)新干電池組成，每節(jié)干電池電壓1.5V，所以應(yīng)該由5節(jié)干電池組成，電源電壓7.5V；
小燈泡兩端的電壓U₂=U-U_額=7.5V-2.5V=5V，電路中電流I_額=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{5V}{10Ω}$=0.5A，
小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案為：
（1）額定電壓和額定電流；觀察到電壓表示數(shù)為額定電壓2.5V，小燈泡正常發(fā)光；
（2）電源電壓太小，電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端；
（3）1.25；7.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了對(duì)電路存在問(wèn)題的分析、電源電壓、小燈泡額定功率的判斷，本題的難點(diǎn)是電源電壓的計(jì)算，解題的關(guān)鍵是計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值和根據(jù)額定電流范圍求出電源電壓．