Question

小鈺做“測定小燈泡的電功率“實驗，小燈泡的額定電壓為3.8伏，電源電壓為1.5伏的整數倍且不變．她正確連接電路，將滑片移到滑動變阻器的另一端，閉合開關發現電壓表、電流表的示數分別為3伏和0.2安，小燈泡的亮度偏暗．然后她向變阻器的另一端移動滑片，發現小燈泡繼續變暗；當滑片到達另一端時，電壓表、電流表的示數如圖所示．
（1）小鈺在器材選擇中存在的問題是______；在操作過程中存在的問題是______；她所使用的變阻器的最大阻值為______歐．
（2）小鈺改正了上述問題，根據實際情況，重新設計電路進行實驗，并能通過觀察電壓表的示數準確判斷出小燈泡是否正常發光．當她移動變阻器的滑片到中點位置（即變阻器接入電路的電阻為最大值的一半）時，發現小燈泡恰好正常發光，此時電壓表指針恰好位于刻度線上，則電源電壓為______伏，小燈泡的額定功率為______瓦．

Answer 1

（1）①閉合開關后，滑動變阻器滑片從一端向另一端移動，燈泡變暗，說明電路中電流變小，總電阻變大，即原來的總電阻最小，則閉合開關后滑動變阻器接入電路的阻值為0，小燈泡兩端電壓即為電源電壓3V，小于燈泡的額定電壓3.8V，所選電源電壓太小，
此時電路中電流為0.2A，則此時燈絲電阻為R'=

U

I′

=

3V

0.2A

=15Ω，
此時小燈泡偏暗，則小燈泡正常發光時，電流應大于0.2A，燈絲電阻隨溫度升高而升高，則小燈泡正常發光時電阻大于15Ω；
②當滑動變阻器滑片移至另一端，即接入電路的阻值最大，
不考慮量程，則電壓表示數可能為1V或5V，因為電源電壓是3V，所以電壓表示數為1V，由串聯電路特點可知，滑動變阻器兩端電壓為3V-1V=2V，
不考慮量程，則電流表示數可能為0.1A或0.5A，因為燈泡亮度變暗，電路中電流變小，應小于0.2A，所以電流表示數為0.1A，
∴滑動變阻器的電阻R_滑=

U滑

I

=

2V

0.1A

=20Ω；
（2）由題意可知，電壓表與滑動變阻器并聯，滑動變阻器滑片在中點，
則滑動變阻器接入電路的阻值為R=

R滑

2

=

20Ω

2

=10Ω，
根據（1）中①可知，小燈泡正常發光時，電路中電流大于I'=0.2A，燈絲電阻大于R'=15Ω，則電路中電流小于I″=

UL

R′

=

3.8V

15Ω

=0.25A，
小燈泡正常發光時，電路中的電流I_L的取值范圍為：0.2A＜I_L＜0.25A，
變阻器兩端的電壓U_中=I_LR，
數據代入得：0.2A×10Ω＜U_中＜2.5A×10Ω，
解得2V＜U_中＜2.5V，
∵小燈泡兩端電壓為3.8V，電源電壓U_總=U_L+U_中，
∴電源電壓的取值范圍為：3.8V+2V＜U_總＜3.8V+2.5V，
解得5.8V＜U_總＜6.3V，
∵電源電壓是1.5V的整數倍，
∴U_總=6V，燈泡正常發光時滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V，
電路電流I_L=

U中

R

=

2.2V

10Ω

=0.22A，燈泡能正常發光，燈泡額定功率P_L=U_LI_L=3.8V×0.22A=0.836W，
故電源電壓為6V，燈泡額定功率為0.836W．
故答案為：（1）選擇電源電壓偏小；連接電路時沒有將變阻器的滑片放在阻值最大的位置；20；（2）6；0.836．