Question

【題目】小華同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，現有電源（電壓不變）、待測小燈（標有“0.28A”字樣）、電流表、電壓表（只有 0～3 伏完好）、滑動變阻器（標有“20Ω 2A”字樣）、電鍵以及導線若干。他正確連接電路并按規范操作，閉合電鍵后，兩電表的示數如圖 （a）、（b）所示。他移動變阻器的滑片，小燈接近正常發光時，發現電路無法正常工作。他經過思考后認為在無需更換元件的情況下重新連接電路或許也可以完成實驗任務，于是他先改變變阻器滑片 P 的位置，使電壓表的指針滿偏，然后在不改變滑片 P 的情況下重新連接電路后再次實驗，當小燈泡正常發光時，電壓表示數如圖 （c）所示。

（1）小華同學所用的電源電壓為_____伏。（需寫出計算過程）

（2）他“重新連接電路前，先改變變阻器滑片 P 的位置，使電壓表的指針滿偏”的目的是：_____

（3）請根據相關信息計算出小燈的額定功率_____。（需寫出計算過程）

Answer 1

【答案】 6V 為保證新電路中，電鍵閉合時變阻器兩端的電壓不大于3V，使電壓表不超過量程 1.064W

【解析】解：（1）他正確連接電路并按規范操作，則電壓表與燈并聯，變阻器的最大電阻20Ω連入電路中，閉合電鍵后，電壓表的示數如圖 （a）所示，因電壓表只有 0～3 伏完好，故圖（a）中，電壓表只能選用小量程，分度值為0.1V，電壓大小為2V，（b）圖中，若電流表選用大量程，分度值為0.1A，示數為1A大于燈的額定電流0.28A，將燒壞燈泡，故只能按小量程讀數，分度值為0.02A，大小為0.2A，由串聯電路的規律和歐姆定律，電源電壓：

U＝UV+U滑＝2V+0.2A×20Ω＝6V；（2）重新連接電路前，先改變變阻器滑片 P 的位置，使電壓表的指針滿偏”，即使電壓表示數最大為3V，根據串聯電路電壓的規律，保證新電路中，電鍵閉合時變阻器兩端的電壓不大于3V，使電壓表不超過量程；（3）由題意，他將電壓表并聯在變阻器的兩端了，因電壓電壓為6V，由題意當小燈泡正常發光時，電壓表示數如圖 （c）所示，圖中電壓表只能選用小量程程讀數，分度值為0.1V，電壓大小為2.2V（若按大量程讀數，示數為11V超過電源電壓6V），根據串聯電路電壓的規律，燈的額定電壓：

UL＝U﹣U′滑＝6V﹣2.2V＝3.8V．燈的額定功率為：PL＝ULIL＝3.8V×0.28A＝1.064W。