Question

甲、乙兩同學分別做“測定小燈泡的功率”實驗，他們使用的器材中，電源電壓相同且不變，滑動變阻器上都標有“20Ω  2A”字樣，待測的兩小燈額定電流均為0.35安．甲同學正確連接電路，閉合電鍵后，移動滑動變阻器的滑片，當小燈正常發(fā)光時，電壓表示數(shù)如圖（a）所示，此時滑動變阻器的滑片恰好在中點（即它接入電路的電阻為10歐）．乙同學連接電路后，閉合電鍵，移動滑動變阻器的滑片，當小燈正常發(fā)光時，電壓表示數(shù)如圖（b）所示，且觀察到乙同學的小燈比甲同學的小燈亮．
（1）請畫出乙同學連接的實驗電路圖．
（2）甲同學所測小燈的額定功率P_額甲．
（3）乙同學所測小燈的額定功率P_額乙．（需寫出計算過程）

Answer 1

【答案】分析：（1）甲同學正確連接電路時，電壓表與燈泡并聯(lián)測電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測電流，滑動變阻器串聯(lián)在電路中起保護作用，開關(guān)在電路中控制電路；根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出甲同學燈泡的額定電壓，根據(jù)P=UI求出甲同學燈泡的額定功率．
（2）根據(jù)歐姆定律求出甲同學滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓，根據(jù)b圖可知乙同學電壓表的量程不可能為0～15V，否則電壓表的示數(shù)大于電源的電壓．
（3）根據(jù)P=UI可知當乙同學的小燈比甲同學的小燈亮時，乙同學燈泡的額定電壓比甲大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知此時電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，據(jù)此設計乙同學的電路圖和燈泡的額定功率．
解答：解：（1）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)測電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測電流，滑動變阻器串聯(lián)在電路中起保護作用，開關(guān)在電路中控制電路，實驗電路圖如下圖所示：

（2）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡的額定電壓U_L=2.5V，
所以燈泡的額定功率P_甲=U_甲I=2.5V×0.35A=0.875W．
（3）甲同學：燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=IR_滑=0.35A×10Ω=3.5V，
所以電源的電壓U=U_滑+U_L=3.5V+2.5V=6V；
乙同學：電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，滑動變阻器兩端的電壓U_滑′=2.2V，
燈泡的額定電壓U_L′=U-U_滑′=6V-2.2V=3.8V，
所以P_乙=U_乙I=3.8V×0.35A=1.33W．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.875W；
（3）U=U_甲+R_滑I=2.5V+10Ω×0.35A=6V，
U_乙=U-U_滑=6V-2.2V=3.8V，
P_乙=U_乙I=3.8V×0.35A=1.33W．
點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率的計算以及電路圖的設計，根據(jù)是根據(jù)燈泡的亮暗結(jié)合電源的電壓判斷電壓表所測的電路元件，這也是學生容易出錯的地方．