Question

【題目】小致在做“測量小燈泡的電功率”實驗被測小燈泡的額定電流為0.3A，燈絲電阻在10Ω~15Ω之間，所提供的器材有電壓表、電流表、電源（電壓恒為6V）、開關各一個，滑動變阻器（“ 5Ω 2A ”、“20Ω 1A ”）兩個，導線若干。

（1）小致選用的滑動變阻器的規格為_____（選填銘牌）

（2）閉合開關，移動滑片，當電流表的示數為0.3A時，電壓表的示數如圖乙所示，小燈泡的額定電壓是 _____V，額定功率P額=_____W，實驗中，當電路中的電流為0.15A 時，小燈泡的實際功率P實_____P額（選填“>”、“<”或“=”）。

（3）測完小燈泡的電功率后，小致又拿來一個小燈泡，這次他沒用電壓表，但多用了一個開關，設計了如圖丙所示的電路，也測出了這個小燈泡的額定功率。在圖丙電路中，己知電源電壓為U，小燈泡的額定電流為I額，兩電表選取的量程合適。請完成下列填空：

①只閉合開關S，移動滑片P，使電流表的示數為I額；

②_____，記下電流表的示數為I；

小燈泡額定功率的表達式P額=_____。

Answer 1

【答案】20Ω，1A 4 1.2 < 再閉合開關S1（或同時閉合開關S、S1；或S、S1都閉合）

【解析】

(1)[1]小燈泡的額定電流I額=0.3A，電源電壓U電源=6V，此時電路中的總電阻為

==20Ω

燈絲電阻在10Ω~15Ω之間，所以要確保電路中的總電阻能達到20Ω，選用的滑動變阻器的規格應該為“20Ω 1A ”。

(2)[2][3]此時電路中的總電阻等于20Ω，因為燈絲電阻在10Ω~15Ω之間所以滑動變阻器接入的阻值最大為10Ω，此時小燈泡兩端的電壓最小為3V，所以要保證電壓表不會損壞，電壓表接入的量程應該為0~15V，所以圖中電壓表的示數為U=4V，又因為I額=0.3A，所以有

=4V×0.3A=1.2W

[4] 當電路中的電流為0.15A 時，此時的電流是小于小燈泡的額定電流0.3A的，所以此時小燈泡的實際功率小于小燈泡的額定功率，即P實<P額。

(3)[5]接下來的步驟為：再閉合開關S1或同時閉合開關S、S1或S、S1都閉合。

[6]只閉合開關S，移動滑片P，使電流表的示數為I額，這時

U電源=I額（R燈+R滑動）

當再閉合開關S1之后，有

U電源=IR滑動

由這兩個式子可以得出

當只閉合開關S時，小燈泡和滑動變阻器串聯，根據串聯電路中用電器兩端電壓之比等于電阻之比可知

U燈=

則有

=