小王同学在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用电源电压不变,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,小灯标有“0.3A”字样,估计小灯的额定功率在1.2瓦以上.他正确连接电路,实验步骤正确,闭合电键时,电压表示数如图(a)所示,电流表示数为0.2安,此时小灯发光较暗.接着他移动变阻器的滑片直至小灯正常发光,电压表的示数如图(b)所示.他继续移动变阻器的滑片到端点时,电流表的示数为0.32安,小灯比正常发光时要亮.请将下表填写完整,并计算出小灯的功率.
| 物理量序号 | 电压(伏) | 电流(安) | 功率(瓦) | 亮暗程度 |
| 1 | 0.2 | 较暗 | ||
| 2 | 正常 | |||
| 3 | 0.32 | 较亮 |
试题答案
解:(1)U===4V,灯泡的额定电压大于4V,
闭合电键时,电流表示数为0.2A<0.3A,实际电压小于4V,所以如图(a)电压表使用0~3V量程,电压表的示数为2V,
P′=U′I′=2V×0.2A=0.4W.
滑动变阻器滑动最大值,电阻为20Ω,滑动变阻器两端的电压为:U滑=I′R=0.2A×20Ω=4V,
所以电源电压为:U总=U′+U滑=2V+4V=6V.
(2)移动变阻器的滑片直至小灯正常发光,灯泡的额定电压大于4V,如图(b)所示电压表使用0~15V量程,每一个大格代表5V,每一个小格代表0.5V,额定电压为4.5V,额定电流为0.3A,
P额=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W.
(3)继续移动变阻器的滑片到端点时,电流表的示数为0.32A,电流增大,电阻减小,滑片应该滑到0Ω一端,只有灯泡接在电源两端,此时灯泡两端的电压为6V,
P″=U″I″=6V×0.32A=1.92W.
故答案为:
| 物理量序号 | 电压(伏) | 电流(安) | 功率(瓦) | 亮暗程度 |
| 1 | 2 | 0.2 | 0.4 | 较暗 |
| 2 | 4.5 | 0.3 | 1.35 | 正常 |
| 3 | 6 | 0.32 | 1.92 | 较亮 |
试题解析
(1)知道灯泡的额定功率大约值和额定电流,根据U=求出额定电压的大约值,可以判断闭合电键时,如图(a)电压表使用的量程,读出电压表的示数,又知此时电流值,根据P=UI可以计算此时灯泡的实际功率.
(2)根据上面分析的额定电压大约值,确定如图(b)电压表使用的量程,读出额定电压值,又知额定电流,根据P=UI可以计算灯泡的额定功率.
(3)根据(1)中当滑动变阻器滑到最大阻值处,电阻为20Ω,电路的电流为0.2A,根据U=IR,求出滑动变阻器两端的电压为4V,灯泡两端的电压是2V,可以得到电源电压为6V.
继续移动变阻器的滑片到端点时,电流表的示数为0.32A,电流增大,电阻减小,滑片应该滑到0Ω一端,只有灯泡接在电源两端,灯泡两端的电压等于电源电压,又知此时电流值,根据P=UI可以计算此时灯泡的实际功率.
点评:本题考查了灯泡的功率的计算和电压表量程的选择,其中通过计算,确定电压表的量程是本题的关键.
