Question

10．甲、乙同學分別做“測定小燈泡的電功率”實驗，實驗用到的器材包括：電源電壓3伏和6伏各一個，標有“5Ω 2A”和“20Ω 2A”字樣的滑動變阻器各一個，標有“2.2V”和“3.8V”字樣的待測小燈各一個，以及電流表、電壓表、電鍵和導線．他們各自選取一個變阻器、小燈、電源及其它器材連接電路進行實驗，閉合電鍵后，甲同學發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動變阻器的滑片，小燈均不能正常發(fā)光，討論后，兩位同學決定互換電源，并重新連接電路進行實驗，當小燈正常發(fā)光時，滑片的位置都在中點附近，且電壓表示數(shù)相同，其中一個電流表示數(shù)為0.22A．
①請畫出甲同學的實驗電路圖
（用2B鉛筆在答題紙上相應位置作圖）；
②小燈正常發(fā)光時，甲同學所用的電源電壓為6伏，滑動變阻器的規(guī)格為20Ω 2A；
③乙同學選用小燈泡的額定功率為0.704W（通過計算說明）．

Answer 1

分析 ①互換電源前無論怎樣移動滑動變阻器燈都不能正常發(fā)光，互換后燈泡能正常發(fā)光說明開始時甲用的額定電壓大而電源電壓小的電源，確定甲用的電源電壓和燈的額定電壓；
交換電源后，兩燈均正常發(fā)光，求出甲同學連接電路中變阻器的電壓，根據(jù)電壓表示數(shù)相同，確定甲、乙同學連接電路中電壓表的位置，畫出甲同學的實驗電路圖
②根據(jù)上面的分析確定甲同學所用電源電壓；
根據(jù)根據(jù)當小燈正常發(fā)光時，滑片的位置都在中點附近，其中一個電流表示數(shù)為0.22A，判斷出甲乙同學所選用的滑動變阻器的規(guī)格．
③根據(jù)上面選出的電源電壓和小燈泡的規(guī)格，根據(jù)P=UI計算出乙小燈泡的額定功率；

解答 解：①根據(jù)互換電源前無論怎樣移動滑動變阻器燈都不能正常發(fā)光，互換后燈泡能正常發(fā)光說明開始時甲用的額定電壓大而電源電壓小的，故甲選用的是額定電壓是3.8V的小燈泡和3V的電源電壓，乙選用的是額定電壓為2.2V的燈泡和6V的電源；
交換電源后，甲使用6V的電源，因額定電壓為3.8V的燈正常發(fā)光，所以變阻器的電壓為6V-3.8V=2.2V，乙使用
3V的電源，額定電壓為2.2V的電壓正常發(fā)光，電壓表示數(shù)相同，所以甲同學連接電路中電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，乙同學連接電路中電壓表并聯(lián)在燈的兩端，甲同學的實驗電路圖如下所示；

②由上面的分析，小燈正常發(fā)光時，甲同學所用的電源電壓為6V；因其中一個電流表示數(shù)為0.22A，又滑片的位置均在中點附近，根據(jù)R=$\frac{U}{I}=\frac{2.2V}{0.2A}$=10Ω=$\frac{1}{2}$×20Ω，所以可判斷出“20Ω 2A”的變阻器接在了甲同學的電路中，
乙同學選用的是“5Ω 2A”的變阻器；
③在乙同學的連接電路中，“5Ω 2A”的變阻器分得的電壓U_乙=3V-2.2V=0.8V，變阻器連入電路中的電阻大小約為$\frac{1}{2}$×5Ω=2.5Ω，則通過其的電流大小I′=$\frac{U′}{R′}=\frac{0.8V}{2.5Ω}$=0.32A，即為燈正常發(fā)光時的電流大小，所以乙同學選用小燈泡的額定功率P_L=U_L×I′=2.2V×0.32A=0.704W．
故答案為：①見上圖；
②6；“20Ω  2A”；
③0.704W．

點評 此題主要考查根據(jù)串聯(lián)電路的特點和燈的亮度的情況，通過推理判斷電路的連接、器材的選擇、功率的計算等知識，綜合性強，難度較大，對能力要求較高．