Question

14．小華同學(xué)做“測定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電源（電壓保持不變）、待測小燈（標(biāo)有“2.5V”、“3.8V”字樣的小燈各一個(gè)）、滑動(dòng)變阻器（標(biāo)有“10Ω 1A”、“50Ω 1A”的變阻器各一個(gè)）、電壓表、電流表、電鍵及導(dǎo)線若干．小華同學(xué)選擇了一個(gè)小燈和變阻器后正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，剛閉合電鍵時(shí)電流表、電壓表示數(shù)如圖（a）、（b）所示．接著他把另一個(gè)電壓表并聯(lián)在電路中的某兩點(diǎn)之間，按照正確實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，剛閉合電鍵時(shí)此電壓表示數(shù)恰好仍如圖（b）所示．他繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P直至小燈正常發(fā)光時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表和其中一個(gè)電壓表示數(shù)都在原來的基礎(chǔ)上偏轉(zhuǎn)了1格，另一個(gè)電壓表示數(shù)在原來的基礎(chǔ)上偏轉(zhuǎn)了5格．
①小華所選的變阻器規(guī)格為“50Ω1A”．
②小華所選用小燈的額定電壓為2.5V．
③計(jì)算小燈的額定功率．

Answer 1

分析 題中2次提到“按照正確實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作”，隱含著在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻最大的條件．
先讀出電流表、電壓表可能的讀數(shù)，根據(jù)第2次操作中，電壓表示數(shù)都變化了，確定另一個(gè)電壓表連接的位置；
根據(jù)歐姆定律，確定第2次操作中電路中的電流的變化，根據(jù)變阻器允許通過的最大電流確定電流表的量程和燈的額定電流大��；
根據(jù)分壓原理，確定燈的電壓變化情況，結(jié)合燈的額定電壓，判斷出燈的額定電壓大�。�
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，判斷出并聯(lián)在變阻器兩端的電壓表使用的量程情況，求出其第1次讀數(shù)的大��；
根據(jù)P_額=U_額I_額求燈的額定功率．

解答 解：（1）電表可能的讀數(shù)：
小華同學(xué)選擇了一個(gè)小燈和變阻器后正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，剛閉合電鍵時(shí)電流表、電壓表示數(shù)如圖（a）、（b）所示，因沒有說明電表量程的選擇，所以，電流表示數(shù)可能為0.2A或1A；電壓表示數(shù)可能 為2V、10V；
（2）確定另一個(gè)電壓表連接的位置及燈的額定電流
 另一個(gè)電壓表并聯(lián)在電路中的某兩點(diǎn)之間，按照正確實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，剛閉合電鍵時(shí)，此電壓表示數(shù)恰好仍如圖（b）所示，因滑片置于變阻器阻值最大處，結(jié)合下面題干中“移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P直至小燈正常發(fā)光時(shí)，兩電壓表示數(shù)都發(fā)生了變化”，可知另一個(gè)電壓表沒有并聯(lián)在燈和變阻器的兩端（或電源的兩端），只能并聯(lián)在變阻器的兩端了；
因操作步驟正確，開始時(shí)滑片置于變阻器阻值最大處，移動(dòng)滑片P直至小燈正常發(fā)光時(shí)，變阻器連入電路中的電阻減小了，根據(jù)歐姆定律，電路中電流增大了．若電流表使用大量程，分度值為0.1A，在第1次操作中，電流表示數(shù)為1A，根據(jù)題干中“電流表在原來的基礎(chǔ)上偏轉(zhuǎn)了1格”，此時(shí)電流表示數(shù)為1A+1×0.1A=1.1A，均大于兩個(gè)變阻器允許通過的最大電流，這是不可能的，所以電流表在第1次操作中的讀數(shù)只能為0.2A，使用的是小量程，分度值為0.02A，燈正常發(fā)光的時(shí)電流大小為0.2A+1×0.02A=0.22A；
（3）確定燈的額定電壓
在第2次操作中，移動(dòng)滑片使燈正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)分壓原理，并聯(lián)在變阻器兩端的電壓表示數(shù)一定是減小了，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，則并聯(lián)在燈兩端的電壓表示數(shù)一定是增大了，若在第1次操作中電壓表示數(shù)為10V，增大后電壓表示數(shù)大于10V，那么無論額定電壓是2.5V或額定電壓是3.8V的燈都不能正常發(fā)光，所以，可確定在第1次操作中，并聯(lián)在燈兩端的電壓表示數(shù)一定為2V，電壓表使用的是小量程，分度值為0.1V，結(jié)合小燈正常發(fā)光時(shí)，電壓表示數(shù)在原來的基礎(chǔ)上偏轉(zhuǎn)了5格，由此可判斷燈的額定電壓為U_L=2V+5×0.1V=2.5V；
（4）確定并聯(lián)在變阻器兩端的電壓表量程及第1次操作中的示數(shù)大小
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，燈兩端的電壓增大0.5V，則滑動(dòng)變阻器的電壓一定減小0.5V，結(jié)合題干中”電壓表示數(shù)在原來的基礎(chǔ)上偏轉(zhuǎn)了1格”，可知，并聯(lián)在變阻器兩端的電壓表的分度值為0.5V，由此可確定并聯(lián)在變阻器兩端的電壓表使用的是大量程，原來的讀數(shù)應(yīng)為10V；
（5）確定變阻器的規(guī)格
在第1次操作中，當(dāng)變阻器全部電阻連入電路中時(shí)，其兩端的電壓U_滑=10V，電流表示數(shù)為I=0.2A，所用滑動(dòng)變阻器阻值大小R_變=$\frac{{U}_{變}}{I}=\frac{10V}{0.2A}$=50Ω，所以選用 的是“50Ω1A”的變阻器；
（6）燈正常發(fā)光時(shí)的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.22A=0.55W．
故答案為：①“50Ω1A”；
②2.5V；
③燈正常發(fā)光時(shí)的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.22A=0.55W．

點(diǎn)評 本題簡化計(jì)算，重在運(yùn)用所學(xué)知識分類討論、演繹推理出所求的結(jié)果，綜合性強(qiáng)，難度大，對能力要求好，解題的關(guān)鍵是充分利用隱含的已知條件，窮舉電表所有可能的讀數(shù)，從判斷另一個(gè)電壓表的連接位置入手．