Question

18．甲、乙同学分别做“测定小灯泡的电功率”实验，他们使用电压相同的电源（1.5伏的整数倍），两个分别标有“10Ω  1A”和“20Ω  2A”字样的滑动变阻器，待测小灯两个，且都标有“0.2A”字样，已知它们的额定功率在0.4瓦～0.9瓦之间，他们分别按要求正确连接电路进行实验，闭合电键后移动变阻器的滑片，使小灯正常发光时，滑片的位置都恰好在中点，但是甲灯比乙灯亮．
（1）简述他们判断小灯泡正常发光的理由：当电流表的示数为0.2A时，灯正常发光．
（2）他们所用的电源电压为4.5伏．
（3）甲同学选用的滑动变阻器的规格为“10Ω1A”．
（4）乙同学选用小灯泡的额定功率为0.5瓦．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压与电流表的示数判断灯泡是否正常发光；
（2）求出灯可能的电压范围，根据滑动变阻器的规格分类讨论，由使用电压相同的电源（1.5伏的整数倍）判断出电源电压；
（3）根据求出的电源电压，由串联电路电压的特点，求出两灯可能的额定功率，由已知条件确定甲灯的额定功率，从而确定甲滑动变阻器的规格；
（4）确定乙同学选用灯的功率．

解答 解：（1）因为灯泡的额定电流为0.2A，所以当电流表的示数为0.2A时，灯泡正常发光；
（2）根据P=UI，灯泡两端的最小电压U_最小=$\frac{{P}_{最小}}{I}=\frac{0.4W}{0.2A}$=2V，灯两端的最大电压U_最大=$\frac{{P}_{最大}}{I}=\frac{0.9W}{0.2A}$=4.5V：
若使用“10Ω  1A”的变阻器，则变阻器连入电路的电阻大小R_滑小=$\frac{1}{2}$×10Ω=5Ω，则此时变阻器的电压
U_滑小=R_变小I=5Ω×0.2A=1V，则电源电压最小为1V+2V=3V，最大为1V+4.5V=5.5V，又电源电压为1.5V的整数倍，所以为可能电源电压为3V或4.5V；
当串联“20Ω  2A”的滑动变阻器时，滑动变阻器两端的电压为U_滑大=0.2A×$\frac{1}{2}$×20Ω=2V，则电源电压最小为
2V+2V=4V，最大为2V+4.5V=6.5V，又电源电压为1.5V的整数倍，所以电源电压为4.5V或6V；
因他们使用电压相同的电源，所以电源电压为4.5V；
（3）灯正常发光时，用电源电压减去变阻器的电压即为灯的额定电压，此灯泡的额定电压为U_额=4.5V-1V=3.5V，或U_额=4.5V-2V=2.5V，可知灯泡的额定功率为P_额=U_额I=3.5V×0.2A=0.7W，或P_额=U_额I=2.5V×0.2A=0.5W；因为甲灯比乙灯亮，所以甲灯的额定功率为0.7W，额定电压为3.5V，与其串联的变阻器分去的电压为1V，由（2）知，使用的是“10Ω  1A”的滑动变阻器；
（4）则乙同学选用灯的额定功率为0.5W；
故答案为：（1）当电流表示数为0.2A时，小灯正常发光；
（2）4.5；
（3）“10Ω  1A”；
（4）0.5

点评 此题测量灯泡额定功率，在没有电压表的情况下，运用分类讨论，结合已有知识和题目条件确定电源电压、灯泡的额定电压是解决此题的关键．