Question

4．在學(xué)習(xí)科技節(jié)上，甲、乙兩組同學(xué)各自設(shè)計了一個燈泡和滑動變阻器串聯(lián)的調(diào)光電路，同時還想研究燈泡亮度改變時電功率的變化情況．老師提供的器材有：兩種規(guī)格的燈泡（一個字跡模糊，一個標(biāo)有2.5V）、兩種規(guī)格的滑動變阻器（“15Ω 1A”、“25Ω 2A”）、，電流表和電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、電源（電壓相等且保持不變）．
   兩組同學(xué)連接好電路后，調(diào)節(jié)滑片過程中電表示數(shù)都發(fā)生變化，當(dāng)兩組電路的燈泡都正常發(fā)光時，恰好滑動變阻器的阻值均為最大值的一半，電壓表示數(shù)均為2.5V，電流表示數(shù)均為0.2A，并且甲組的燈泡比乙組的暗．
（1）請將圖中甲組同學(xué)設(shè)計的電路圖補(bǔ)充完整．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，甲組同學(xué)選用的變阻器的規(guī)格為25Ω 2A（選填“15Ω 1A”或“25Ω 2A”），兩組同學(xué)所使用的電壓是4伏，甲組同學(xué)所測得的電功率為0.3瓦．（寫出計算過程．）

Answer 1

分析 （1）首先根據(jù)“當(dāng)兩組電路的燈泡都正常發(fā)光時，恰好滑動變阻器的阻值均為最大值的一半，電壓表示數(shù)均為2.5V，電流表示數(shù)均為0.2A，求出選用的變阻器的規(guī)格，從而確定電壓表的位置．
（2）根據(jù)甲組的燈泡比乙組的暗，可知乙組同學(xué)選用的燈泡是2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)，可求得乙組同學(xué)所使用的電壓，再利用P=UI可求得甲組同學(xué)所測得的電功率．

解答 解：（1）由題意可知，“當(dāng)兩組電路的燈泡都正常發(fā)光時，恰好滑動變阻器的阻值均為最大值的一半，電壓表示數(shù)均為2.5V，電流表示數(shù)均為0.2A”，則
U₁=$\frac{{R}_{1}}{2}$I=$\frac{15}{2}$Ω×0.2A=1.5V，
${U}_{2}=\frac{{R}_{2}}{2}$I=$\frac{25}{2}$Ω×0.2A=2.5V，
由此可知甲組同學(xué)選用的變阻器的規(guī)格為25Ω，2A，且電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，電路圖如圖所示．
（2）由甲組同學(xué)選用的變阻器的規(guī)格為（25Ω，2A），可知，乙組同學(xué)選用的燈泡是2.5V，選用的變阻器的規(guī)格為15Ω，2A，
則由歐姆定律可知，乙組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器兩端電壓為U₁=$\frac{{R}_{1}}{2}$I=$\frac{15}{2}$Ω×0.2A=1.5V，則電源電壓U=U₁+U_燈泡乙=1.5V+2.5V=4V，
甲組同學(xué)所測得的燈泡兩端電壓U_燈泡甲=U-U₂=4V-2.5V=1.5V，
電功率P=U_燈泡甲I=1.5V×0.2A=0.3W．
故答案為：（1）見下圖：

（2）25Ω 2A；4；0.3．

點(diǎn)評 本題考查了補(bǔ)全電路圖、求電源電壓，本題難度較大，是一道難題，只有認(rèn)真分析題意、應(yīng)用串聯(lián)電路規(guī)律、電功率公式才可以正確解題．