Question

15．曉東想測量一只標(biāo)有“2.5V”的小燈泡的額定功率．可以選用的器材有：電壓為6v的電源、量程為0～3v的電壓表、滑動變阻器、已知阻值為R₀的定值電阻各一個．開關(guān)若干和足夠多的導(dǎo)線，他設(shè)計了如圖1所示的電路．以下是他制定的實驗步驟：
  ①電壓表調(diào)零后，斷開開關(guān)．按圖1連接好電路．將滑動變阻器的滑片調(diào)至接入電路阻值最大處； 
  ②只閉合開關(guān)s₁，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)U₁=2.5V．將U₁記入實驗數(shù)據(jù)表格；
  ③保持滑片P的位置不動，再閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)U₂，將U₂記入實驗數(shù)據(jù)表格
④計算出這只小燈泡的額定功率為P₁=$\frac{{U}_{1}（{U}_{2}-{U}_{1}）}{{R}_{0}}$

請根據(jù)以上敘述回答下列問題：
（1）曉東設(shè)計的實驗方案中存在的問題是保持滑片P的位置不動，再閉合開關(guān)S₂，電壓表的示數(shù)U₂不是燈泡與R₀的總電壓．
（2）在圖2的虛線框內(nèi)畫出你改正的電路圖．

Answer 1

分析 （1）有電壓表沒有電流表，關(guān)鍵是正確找到燈泡正常發(fā)光的電流，根據(jù)電路圖和實驗步驟分析實驗中存在的問題；
（2）設(shè)計電路時，要測出燈泡正常發(fā)光時，R₀的電壓，得到電路中電流，從而計算燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）由圖1知，只閉合開關(guān)s₁，燈泡L、R₀和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)U₁=2.5V，此時燈泡正常發(fā)光；
保持滑片P的位置不動，再閉合開關(guān)S₂，此時燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，示數(shù)為U₂，
此時的電路連接方式發(fā)生改變，所以U₀≠U₂-U₁，
所以燈泡正常發(fā)光時的電流I_L≠$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
所以由P₁=U₁I_L=$\frac{{U}_{1}（{U}_{2}-{U}_{1}）}{{R}_{0}}$計算出這只小燈泡的額定功率是錯誤的；
（2）應(yīng)在燈泡電壓為2.5V時，通過開關(guān)轉(zhuǎn)換測出R₀的電壓，由歐姆定律得到此時電路中電流，即燈泡正常發(fā)光的電流，由P=UI可計算出燈泡的額定功率．設(shè)計電路如圖所示：
；
閉合S、S₁，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)U₁=2.5V；
保持滑片P的位置不動，閉合S、S₂，讀出電壓表的示數(shù)U₂；
小燈泡的額定功率：P₁=U₁I_L=$\frac{{U}_{1}（{U}_{2}-{U}_{1}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）保持滑片P的位置不動，再閉合開關(guān)S₂，電壓表的示數(shù)U₂不是燈泡與R₀的總電壓；
（2）電路圖見上圖．

點評 沒有電流表，設(shè)計已知電阻與燈泡串聯(lián)，間接測量燈泡的額定電流；沒有電壓表，設(shè)計已知電阻與燈泡并聯(lián)，間接測量燈泡的額定電壓．以上兩種情況的前提是：用滑動變阻器調(diào)節(jié)滑片使燈泡正常工作．