Question

（2010?道外區(qū)一模）物理實(shí)驗(yàn)小組想測量小燈泡的額定功率（阻值約為10Ω），實(shí)驗(yàn)桌上有電壓為6V和9V的電源各一個(gè)，小燈泡的額定電壓為7.5V，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω 1A”字樣．
（1）一位同學(xué)選擇了6V的電源，連接了如圖所示電路，在交流時(shí)另一位同學(xué)說該電路不能測出小燈泡的額定功率，請(qǐng)你說出該同學(xué)觀點(diǎn)的理由．
（2）另一位同學(xué)將電路中的電源換為9V的電源，請(qǐng)你通過計(jì)算說明他在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的電阻大約在哪個(gè)范圍．
（3）若實(shí)驗(yàn)中電壓表的“0～15V”量程壞了，同學(xué)們又提出了一種解決方案，要在（2）的基礎(chǔ)上做些改動(dòng)，才能滿足測燈泡額定功率的要求，請(qǐng)你說出該方案的操作過程和注意事項(xiàng)．

Answer 1

分析：（1）要使小燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端的電壓應(yīng)等于其額定電壓；
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意，燈泡兩端的最大電壓為7.5V，計(jì)算出電路中的電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值最小，從而確定滑動(dòng)變阻器的阻值范圍；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為9V-7.5V=1.5V，所以可將電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)．

解答：解：（1）燈泡的額定電壓為7.5V，6V低于燈泡的額定電壓，小燈泡不能正常發(fā)光，所以不能測出小燈泡的額定功率；
（2）滑動(dòng)變阻器的阻值可調(diào)至最大，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值減小時(shí)，燈泡兩端的電壓增大，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U_滑=9V-7.5V=1.5V；
電路中的電流為I=

U

R

=

7.5V

10Ω

=0.75A，則滑動(dòng)變阻器的阻值為R_滑=

U滑

I

=

1.5V

0.75A

=2Ω，若滑動(dòng)變阻器的阻值再減小，燈泡兩端的電壓會(huì)超過額定電壓，所以滑動(dòng)變阻器的最小阻值為2Ω，因此允許接入電路的電阻大約為2～20Ω；
（3）若電壓表的大量程損壞，應(yīng)將電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為3V，由于燈泡的電阻大約為10Ω，根據(jù)串分壓的知識(shí)：

R滑

RL

=

3V

9V-3V

，解得R_滑=5Ω，若滑動(dòng)變阻器的阻值再大，有可能將電壓表損壞．
答：（1）電源電壓低于小燈泡的額定電壓，小燈泡不能正常發(fā)光；
（2）滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為2～20Ω；
（3）操作過程：將電流表換成0～3A量程，將電壓表換為0～3V量程并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)為1.5V，記錄電流表的示數(shù)為I；
注意事項(xiàng)：閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的阻值不能過大（或不能超過5Ω），以免損壞電壓表．

點(diǎn)評(píng)：此題是測量燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了電源的選擇，滑動(dòng)變阻器阻值范圍的判定，此類題目是電學(xué)計(jì)算中的難點(diǎn)，關(guān)鍵是根據(jù)題目中所給出的條件確定最大電流或電壓，根據(jù)串聯(lián)電路中的電流、電壓特點(diǎn)結(jié)合歐姆定律進(jìn)行計(jì)算．