Question

【題目】小明、小紅同學分別做“測定小燈泡的電功率”實驗，他們使用的器材中，電源電壓相同且不變（為4V、6V或8V中的一個），滑動變阻器A和B，分別標有“10Ω 2A”和“20Ω 2A”字樣），兩待測小燈泡（燈絲電阻受溫度影響）額定電壓分別為2.4V和3.6V。兩同學各自選取一個變阻器，小燈泡、電壓表（0～3V），電流表（0～0.6A），開關和若干導線，連接電路，并進行實驗。

①小明同學選用額定電壓為2.4V的小燈泡，按圖甲連接電路，操作規范，實驗步驟正確，閉合開關小燈泡就正常發光；

②小紅同學為了完成實驗，設計了圖乙所示電路圖并連接了電路，閉合開關后，當滑片移動到中點時（即滑動變阻器接人一半的電阻），小燈泡正常發光；

③經過測量和計算，他們發現兩燈泡的額定功率恰好相同。

(1)請根據相關條件得出電源電壓為_____V；

(2)小紅同學觀察到電壓表示數為_____V，小燈泡正常發光，所選的滑動變阻器是_____（選填“A”或“B”）；小燈泡的額定功率為_____W；

(3)當小燈泡都正常發光時，圖甲中變阻器R1電功率為P1，圖乙中變阻器R2電功率為P2，則P1 :P2=_____；

(4)圖乙中當燈泡正常發光時，將滑動變阻器的滑片向右移動，在保證各元件安全工作的條件下，變阻器的電功率將（________）。

A．先變大后變小 B．先變小后變大

C．一直變大 D．一直變小

Answer 1

【答案】6V 2.4V B 0.864 C

【解析】

(1)[1]根據題意可知，選用額定電壓為2.4V的燈泡進行實驗，正確連接電路，操作規范，閉合電鍵小燈就正常發光，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大，并且滑動變阻器兩端電壓等于電源電壓與燈泡額定電壓之差，即U2.2V；選用燈泡的額定電壓為3.6V，由于電壓表的量程為03V，則電壓表并聯在滑動變阻器兩端，燈泡正常發光時，滑動變阻器兩端電壓為：U3.6V；因為兩燈泡正常發光的功率相同，由P=UI可知

2.4V =3.6V

若U=4V

R1:R2=4:3

若U=6V

R1:R2=1:2

若U=8V

R1:R2=14:32

故只有電源電壓U=6V時，符合兩個滑動變阻器之比。

(2)[2]根據串聯電路電壓的規律，小紅同學觀察到電壓表示數為

UV=6V3.6V=2.4V

電壓表示數為2.4V。

[3]此時小燈泡正常發光，所選的滑動變阻器為“20Ω2A”，即B變阻器。

[4]電路的電流為

I乙== =0.24A

小燈泡的額定功率為

P=U額B×I乙=3.6V×0.24A=0.864W

小燈泡的額定功率為0.864W。

(3)[5]由串聯電路的規律及歐姆定律，甲中的電流為

I甲===0.36A

當小燈泡都正常發光時，根據P=UI，圖甲中變阻器R1電功率為

P1=3.6V×0.36A=1.296W

乙中變阻器R2的電功率為

P2=2.4V×0.24A=0.576W

則

P1:P2=1.296W:0.576W=9:4

圖甲中變阻器R1 電功率與圖乙中變阻器R2的電功率之比為9:4。

(4)[6]變阻器的電功率：

P滑=I2 R2=()2×R2==

由上式知，當R2=RL，變阻器的功率最大；在乙中，燈正常發光的電阻

RL===15Ω

此時變阻器滑片在中點處，即為10Ω，將滑動變阻器的滑片向右移動，變阻器連入電路的電阻變大，電壓表示數變大，電路中的電流變小，燈的電壓變小，根據P=UI，燈的功率變小，燈的溫度降低，燈的電阻變小，因電壓表量程為03V，在保證各元件安全工作的條件下，當電壓表示數為3V時，燈的電壓也為6V3V=3V，由分壓原理，此時R2=RL，由上知，變阻器的電功率為最大，故圖乙中當燈泡正常發光時，將滑動變阻器的滑片向右移動，在保證各元件安全工作的條件下，變阻器的電功率將一直變大，故選C。