Question

（2003?重慶）如圖所示在一次測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了下列器材：額定電壓為U₀的小燈泡、電源（電壓未知）、一個(gè)阻值為R的電阻、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一個(gè)電流表、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線．實(shí)驗(yàn)時(shí)不能忽略燈絲的電阻隨溫度而發(fā)生的變化．
（1）小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，請(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫(huà)線連接未完成的實(shí)物連線．
（2）寫(xiě)出用以上實(shí)驗(yàn)電路測(cè)定小燈泡額定功率的主要步驟和需要測(cè)量的物理量（物理量用字母表示）；
（3）本實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式P=

U₀（I-

U0

R

）

．
（4）若在給出的器材中只將其中的一個(gè)電流表改為一個(gè)電壓表，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，測(cè)量小燈泡的額定功率．

Answer 1

分析：（1）在連接實(shí)物圖時(shí)需注意：滑動(dòng)變阻器選擇一上一下與電路圖中接入的部分對(duì)應(yīng)；
（2）測(cè)定了燈泡的功率是利用公式P=UI進(jìn)行，開(kāi)關(guān)在2時(shí)，R與L并聯(lián)，電流表測(cè)總電流，開(kāi)關(guān)在1時(shí)，電流表測(cè)通過(guò)R的電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律可以求得通過(guò)燈泡的電流；
（3）根據(jù)測(cè)得物理量，結(jié)合P=UI列出；
（4）沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．

解答：解：（1）實(shí)物連線如圖所示：

（2）因小燈泡的額定電壓U₀已知，故通過(guò)電阻R的電流為I_R=

U0

R

，故還需要：
將S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表讀數(shù)

U0

R

；
保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，S擲向接線柱2，讀出電流表讀數(shù)I．
（3）由（2）得，通過(guò)小燈泡的電流為：I_L=I-I_R=I-

U0

R

，
小燈泡的功率為：P=UI=U₀（I-

U0

R

）；
（4）利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．
電路圖如圖所示

故答案為：（1）如上圖所示；
（2）步驟為：第一步：計(jì)算當(dāng)電阻R兩端電壓為U₀時(shí)的電流I_R=

U0

R

，
第二步：將S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表讀數(shù)

U0

R

，
第三步：保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，S擲向接線柱2，讀出電流表讀數(shù)I．
（3）U₀（I-

U0

R

）；
（4）如上圖．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生對(duì)電學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，尤其是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可參考一下：
①?zèng)]有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出；
②沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．