Question

2．學(xué)習了電學(xué)的相關(guān)知識后，老師給興趣小組的同學(xué)們設(shè)計一道趣味挑戰(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（U＞U₀），開關(guān) S，已調(diào)零的電流表兩只，定值電阻 R₁（阻值 R₁ 已知），滑動 變阻器一個，導(dǎo)線若干．
（1）設(shè)計實驗電路圖，畫在虛線框內(nèi)．
（2）完整填寫實驗操作的主要步驟：
①根據(jù)實驗電路圖，燈泡正常工作時，電流表 A₁ 讀數(shù) I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$（用 U、U₀、R₁ 表示）；
②根據(jù)實驗電路圖連接電路，連接過程中滑動變阻器的滑片應(yīng)置于阻值最大處處；
③閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，直至電流表 A₁ 讀數(shù)為 I₁；讀出此時電流表 A₂ 示數(shù) I₂．
（3）用題目給的、實驗中測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)計電路；
（2）由歐姆定律可得電流；在閉合開關(guān)S前，為了保護電路，應(yīng)使滑動變阻器接入阻值處于最大阻值處；滑動變阻器在電路中的作用：保護電路；改變電路中的電流；
（3）為了測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，通過兩個電流表示數(shù)之差得到通過小燈泡的電流，根據(jù)P=UI計算額定功率．

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，
因為U_L=U₀=I₁R₁，
I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$，
②為了保護電路，在閉合開關(guān)S前，應(yīng)使滑動變阻器接入阻值處于最大阻值處，即變阻器的右端；
③通過移動滑片來改變滑動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滑動變阻器；（3）U₀×（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{1}}$）．

點評 本題考查了在沒有電壓表的情況下如何利用兩個電流表、一個定值電阻和一個滑動變阻器如何測量小燈泡的額定功率，關(guān)鍵是掌握實驗原理，根據(jù)實驗原理設(shè)計實驗并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算小燈泡的額定功率．