Question

10．小華同學(xué)做“測定小燈泡的電功率”實驗，現(xiàn)有電源（電壓為1.5伏的整數(shù)倍）、待測小燈（標有“0.2A”字樣、額定功率在0.2瓦～2瓦之間）、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵以及導(dǎo)線若干．他正確串聯(lián)實驗器材．然后將電壓表并聯(lián)在電路中．閉合電鍵，移動變阻器的滑片，觀察到隨著小燈的亮度逐漸增加，電壓表的示數(shù)逐漸變�。�他經(jīng)過思考后，繼續(xù)移動變阻器的滑片使小燈正常發(fā)光，并記下了此時電壓表和電流表的示數(shù)．
①請畫出小華同學(xué)連接的實驗電路圖．
②如果將小華所記錄的電壓表和電流表的示數(shù)相乘，得到的電功率為1.14瓦．請根據(jù)相關(guān)信息計算出小燈的額定功率．0.36W、0.66W、0.96W、1.26W、1.56W、1.86W．（需寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈變亮確定電流的變化，從而確定電路總電阻的變化，得出變阻器連入電路電阻大小的變化，由分壓強原理可判斷變阻器電壓的變化，從而最終確定電壓表的連接方式．
（2）由燈正常工作時的電流，根據(jù)U=$\frac{P}{I}$可求出變阻器的電壓大小，由串聯(lián)電路電壓的特點得出燈的額定電壓的表達式，因現(xiàn)有電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍、額定功率在0.2瓦～2瓦之間、再根據(jù)P=UI求出可能的電源電壓，最終確定可能的額定功率．

解答 解：（1）閉合電鍵，移動變阻器的滑片，觀察到隨著小燈的亮度增加，說明電路中的電流逐漸增加，由歐姆定律知，電路中的總電阻逐漸減小了，變阻器連入電器中的電阻逐漸減小了，根據(jù)分壓原理，變阻器分得的電壓逐漸減小了，因電壓表的示數(shù)逐漸變小，所以可判斷出電壓表并聯(lián)在燈的兩端了，如下圖所示：

（2）他經(jīng)過思考后，繼續(xù)移動變阻器的滑片使小燈正常發(fā)光，并記下了此時電壓表和電流表的示數(shù)，此時電流表的示數(shù)為0.2A；如果將小華所記錄的電壓表和電流表的示數(shù)相乘，得到的電功率為1.14瓦，即變阻器的電功率P_變=U_變I，所以變阻器兩端的電壓U_變=$\frac{{P}_{變}}{I}=\frac{1.14W}{0.2A}$=5.7V；設(shè)電源電壓為U，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，燈正常發(fā)光時的電壓U_L=U-5.7V，燈正常發(fā)光時的功率P_L=U_LI=（U-5.7V）×0.2A，由題意知，
0.2W＜（U-5.7V）×0.2A＜2W，即1V＜U-5.7V＜10V，所以6.7V＜U＜15.7V，因電源電壓為1.5V的整數(shù)倍，所以，電源電壓只能為7.5V、9V、10.5V、12V、13.5V、15V，對應(yīng)燈的額定電壓可能為U_L=1.8V、3.3V、4.8V、6.3V、7.8V、9.3V，根據(jù)P=UI，燈的額定功率為0.36W、0.66W、0.96W、1.26W、1.56W、1.86W．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）0.36W、0.66W、0.96W、1.26W、1.56W、1.86W．

點評 本題測定小燈泡的電功率”實驗，主要考查學(xué)生演繹推理的能力及運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力，難度大，對能力要求高．