Question

【題目】小姜同學做“測定小燈泡的電功率”實驗，現有學生電源（電壓為2伏的整數倍且保持不變）、待測小燈（標有“2.5V”、“3.8V”字樣）、電壓表、電流表、滑動變阻器（標有“5Ω 3A”、“20Ω 2A”字樣）、電鍵以及導線若干。他正確串聯實驗器材，并將電壓表并聯在電路中。閉合電鍵，當滑片移到某位置時，小燈泡恰好正常發光，此時他將觀察到的電流表和電壓表的示數（如圖所示）分別記錄在實驗單上。

①能否據此判定該實驗中電壓表并聯在哪部分電路兩端？并請說明理由。________

②小葛同學看了小姜同學記錄的信息，做出了電壓表讀數的如下分析判斷：

因為小燈正常發光，由圖（a）可知：Ie＝0.3安，此時，變阻器接入電路的阻值一定大于其最大阻值，所以，Ue＞Ie R最大＝0.3安×20歐＝6伏。因此，電壓表讀數為11伏。

你認為小葛的分析判斷是否正確？為什么？________________

③由此可以分析得出：小姜在實驗中選用的小燈是標有________字樣的，小燈的額定功率為_______瓦。

Answer 1

【答案】見解析所示 見解析所示 3.8V 1.14瓦

【解析】

（1）由題意，當滑片移到某位置時，電流表、電壓表的示數分別如圖所示時，小燈泡恰好正常發光。由指針的位置知道，若使用大量程0-15V，分度值為0.5V，示數為11V；若使用小量程0-3V，分度值為0.1V，示數為2.2V，由于電流表使用小量程，分度值為0.02A，所以，電流大小為0.3A；

根據題意知道，“他正確串聯實驗器材”所以，可判斷出燈與變阻器應是串聯在電路中的；又因燈上標有“2.5V”和“3.8V”字樣，且電源電壓為2伏的整數倍且保持不變；若電壓表示數為11V，由于11V大于3.8V，大于2.5V，所以，電壓表不可能直接并聯在燈的兩端，也不能并聯在電源的兩端（因為11V不是2V的整數倍）；

若并聯在變阻器的兩端，根據串聯電路電壓的特點，此時，電源電壓為11V+3.8V=14.8V或11V+2.2V=13.2V均不是2V的整數倍，所以電壓表的示數不可能是11V，而只能是2.2V；又因為此時燈泡正常發光，且額定電壓是3.8V或2.5V，所以，電壓表不能直接并聯在燈的兩端，更不能并聯在電源的兩端（2.2V不是2V的整數倍），由此可確定電壓表只能并聯在變阻器的兩端，且示數為2.2V；

（2）小葛的分析判斷是錯誤的，若使用“20Ω 2A”的變阻器，其連入電路的阻值不可能大于20Ω；并且電壓表示數若為11V，那么電源電壓為11V+2.5V=13.5V或11V+3.8V=14.8V，都不是2V的整數倍；

（3）若使用額定電壓為2.5V的燈泡，由串聯電路電壓的特點知道，電源電壓是2.5V+2.2V =4.7V，不是2V的整數倍，故不符合題意；若使用額定電壓為3.8V的燈，則電源電壓是：3.8V+2.2V=6V，符合電源電壓是2V整數倍的條件。所以，燈的額定電壓為3.8V，且電源電壓為6V；又因為電路的電流大小為0.3A，燈的額定電壓為UL =3.8V，正常工作時的電流大小IL =0.3A，所以燈的額定功率是：PL =UL ×IL =3.8V×0.3A=1.14W。