Question

2．學(xué)習(xí)了電學(xué)的相關(guān)知識(shí)后，老師給興趣小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一道趣味挑戰(zhàn)題：使用限定器材完成 小燈泡的額定功率的測(cè)量．已知小燈泡的額定電壓為U₀，老師提供給同學(xué)們器材如下：
電壓恒為 U 的電源一個(gè)（U＞U₀），開(kāi)關(guān) S，已調(diào)零的電流表兩只，定值電阻 R₁（阻值 R₁ 已知），滑動(dòng) 變阻器一個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，畫在虛線框內(nèi)．
（2）完整填寫實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟：
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，燈泡正常工作時(shí)，電流表 A₁ 讀數(shù) I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$（用 U、U₀、R₁ 表示）；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路，連接過(guò)程中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于阻值最大處處；
③閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直至電流表 A₁ 讀數(shù)為 I₁；讀出此時(shí)電流表 A₂ 示數(shù) I₂．
（3）用題目給的、實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的物理量表示小燈泡的額定功率P₀=U₀×（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$）．

Answer 1

分析 （1）定值電阻 R₁和燈泡并聯(lián)連接，電流表 A₁在支路，I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，A₂在干路上，據(jù)此設(shè)計(jì)電路；
（2）由歐姆定律可得電流；在閉合開(kāi)關(guān)S前，為了保護(hù)電路，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入阻值處于最大阻值處；滑動(dòng)變阻器在電路中的作用：保護(hù)電路；改變電路中的電流；
（3）為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)該使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓，通過(guò)兩個(gè)電流表示數(shù)之差得到通過(guò)小燈泡的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．

解答 解：（1）定值電阻 R₁和燈泡并聯(lián)連接，電流表 A₁在支路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使得A1的示數(shù)為I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$，A₂在干路上，電路圖如下：
；
（2）①為了測(cè)量小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓應(yīng)為額定電壓U₀V，
因?yàn)閁_L=U₀=I₁R₁，
I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$，
②為了保護(hù)電路，在閉合開(kāi)關(guān)S前，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器接入阻值處于最大阻值處，即變阻器的右端；
③通過(guò)移動(dòng)滑片來(lái)改變滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻值，從而改變電路中的電流；
（3）小燈泡的額定電流，I_L=I₂-I₁=I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$；
小燈泡的額定電功率為P_L=U_LI_L=U₀×（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$）=0.72W．
故答案為：（1）如上圖；（2）①$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$；②阻值最大處；③滑動(dòng)變阻器；（3）U₀×（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了在沒(méi)有電壓表的情況下如何利用兩個(gè)電流表、一個(gè)定值電阻和一個(gè)滑動(dòng)變阻器如何測(cè)量小燈泡的額定功率，關(guān)鍵是掌握實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算小燈泡的額定功率．