某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材有：电源（电压为1.5伏的整数倍）、小灯（标有“0.3安”字样）、一个电流表、两个电压表、两滑动变阻器（分别标有“20欧2安”和“5欧3

Question

某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材有：电源（电压为1.5伏的整数倍）、小灯（标有“0.3安”字样）、一个电流表、两个电压表、两滑动变阻器（分别标有“20欧 2安”和“5欧 3安”字样）、电键及导线若干．他选择其中某个滑动变阻器与小灯连成串联电路进行实验，电路图如图1所示．在实验中，他调节滑动变阻器的滑片至中点位置时，小灯正常发光．此时在电路中的不同位置正确连入两电压表，示数分别如图2（a）、（b）所示．则

（1）该同学所用的电源电压为___伏．
（2）请根据相关信息计算小灯的额定功率（需写出计算过程）．___．

Answer 1

（1）两电压表没有说明使用的量程，所以可能存在使用大、小量程的两种情况；（a）图中电压表的读数为4.5V或0.9V；（b）图中电压表的读数为7.5V或1.5V．因4.5V、7.5V均为1.5V的整数倍，所以电源电压可能为4.5V或7.5V；
（2）因两滑动变阻器分别标有“20欧 2安”和“5欧 3安”字样，所以连入电路中的电阻可能为
R₁=(1)/(2)×20Ω=10Ω，R₂=(1)/(2)×5Ω=2.5Ω，根据欧姆定律，若电路中接入R₁，变阻器的电压U₁=R₁I=10Ω×0.3A=3V；若接入R₂，则变阻器的电压U₂=R₂I=2.5Ω×0.3A=0.75V，与电压表可能读数均不吻合，说明电压表没有接在变阻器的两端，由此可判断出一个电压表连接在灯的两端，另一个电压连接在电源的两端；
①若使用的电源电压U_总1=4.5V，根据串联电路电压的特点，另一个测灯的电压的电压表的示数一定小于4.5V，则读数只能为1.5V，即灯的额定电压U_L1=1.5V，则灯的额定功率P_额1=U_L1I=1.5V×0.3A=0.45W；
②在①中，根据串联电路电压的特点，滑动变阻器的电压U_滑=4.5V-1.5V=3.0V，所以变阻器连入电路中的电阻大小R_滑=(U滑)/(I)=(3.0V)/(0.3A)=10Ω；
若使用的电源电压U_总2=7.5V，则此时变阻器的电压U_滑=R_滑I=10Ω×0.3A=3V，根据串联电路电压的特点，灯的电压U_L2=7.5V-3V=4.5V（即电压表可能的读数），即灯的额定电压U_L2=4.5V，则灯的额定功率
P_额2=U_L2I=4.5V×0.3A=1.35W；
故答案为：（1）4.5或7.5；
（2）因两滑动变阻器分别标有“20欧 2安”和“5欧 3安”字样，所以连入电路中的电阻可能为
R₁=(1)/(2)×20Ω=10Ω，R₂=(1)/(2)×5Ω=2.5Ω，根据欧姆定律，若电路中接入R₁，变阻器的电压U₁=R₁I=10Ω×0.3A=3V；若接入R₂，则变阻器的电压U₂=R₂I=2.5Ω×0.3A=0.75V，与电压表可能读数均不吻合，说明电压表没有接在变阻器的两端，由此可判断出一个电压表连接在灯的两端，另一个电压连接在电源的两端；
①若使用的电源电压U_总1=4.5V，根据串联电路电压的特点，另一个测灯的电压的电压表的示数一定小于4.5V，则读数只能为1.5V，即灯的额定电压U_L1=1.5V，则灯的额定功率P_额1=U_L1I=1.5V×0.3A=0.45W；
②在①中，根据串联电路电压的特点，滑动变阻器的电压U_滑=4.5V-1.5V=3.0V，所以变阻器连入电路中的电阻大小R_滑=(U滑)/(I)=(3.0V)/(0.3A)=10Ω；
若使用的电源电压U_总2=7.5V，则此时变阻器的电压U_滑=R_滑I=10Ω×0.3A=3V，根据串联电路电压的特点，灯的电压U_L2=7.5V-3V=4.5V（即电压表可能的读数），即灯的额定电压U_L2=4.5V，则灯的额定功率
P_额2=U_L2I=4.5V×0.3A=1.35W．