Question

11．小李和小王同學各自進行“測定小燈泡電功率”的實驗，實驗中使用的小燈規(guī)格相同，均標有“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，移動變阻器的滑片，電流表示數變化范圍為0.06A～0.2A、電壓表示數變化范圍為0～1.2V．小燈泡終無法正常發(fā)光．
小李正確連接電路，閉合電鍵S后，移動滑片，發(fā)現當變阻器的滑片恰好在中點上，小燈泡正常發(fā)光．
（1）測定小燈泡的額定功率需要測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為額定電壓2.5V，小燈泡正常發(fā)光．
（2）小王原來實驗中存在的問題有電源電壓太小，電壓表并聯在滑動變阻器兩端．
（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）根據功率公式P=UI，要測量燈泡的額定電功率，需測量燈泡兩端的電壓及通過燈泡的電流值；
當燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；
（2）小燈泡不能正常發(fā)光，說明電源電壓太小，電壓表示數最小值為0，說明電壓表和滑動變阻器并聯；
（3）根據小王的實驗的電表范圍，當滑動變阻器接入電路阻值最大時，分析出滑動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變阻器的最大阻值；
根據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；
根據接入電路的滑動變阻器阻值和額定電流范圍，利用歐姆定律，可以求出滑動變阻器兩端的電壓范圍，從而得出電源電壓范圍，根據對電池節(jié)數的判斷得出電源電壓的準確值；
根據滑動變阻器兩端的電壓和滑動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）根據功率公式P=UI，要測量燈泡的額定電功率，需測量燈泡的額定電壓及電流；
當燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，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，說明電路無故障；
無論怎么移動滑動變阻器，小燈泡均不能正常發(fā)光，說明小燈泡兩端的電壓無法達到額定電壓，電源電壓太��；
分析電壓表示數可知，電壓表示數最小值為0，說明此時電壓表并聯部分電阻為0，小燈泡電阻不為0，滑動變阻器移動滑片可以使滑動變阻器接入電路的電阻為0，說明電壓表并聯在滑動變阻器兩端；
（3）小王連接的電路，滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，根據串分壓可知，此時滑動變阻器兩端的電壓最大，由電壓表示數變化范圍可知，此時滑動變阻器兩端的電壓為1.2V，電路中總電阻最大，電流中最小，由電流表示數變化范圍可知，此時電流為0.06A，
則滑動變阻器最大阻值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，
當變阻器的滑片恰好在中點上，小燈正常發(fā)光，此時滑動變阻器接入電路的阻值為R₂=$\frac{{R}_{1}}{2}$=$\frac{20Ω}{2}$=10Ω，
滑動變阻器兩端的電壓U₂=I_額R₂，數據代入得，0.4A×10Ω≤U₂≤0.6A×10Ω，解得4V≤U₂≤6V，
電源電壓U=U₂+U_額，數據代入得，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，電壓表并聯在滑動變阻器兩端；
（3）1.25；7.5．

點評 本題考查了對電路存在問題的分析、電源電壓、小燈泡額定功率的判斷，本題的難點是電源電壓的計算，解題的關鍵是計算出滑動變阻器的最大阻值和根據額定電流范圍求出電源電壓．