Question

【題目】（6分）（2015秋海淀區(qū)月考）在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師給出了下列器材：額定電壓為2.5V的小燈泡、電源（電源兩端電壓不變但電壓未知）、一個已知阻值為R的電阻、一個滑動變阻器、一只電流表、3個單刀單擲開關、導線若干．

（1）小張同學設計的實驗電路如圖所示，請你寫出本實驗主要測量步驟及所測物理量．

① ．

② ．

（2）本實驗中，計算小燈泡額定功率的表達式P= ．

（3）若將電流表換為一只電壓表而其他器材不變，請你重新設計一個實驗電路測量小燈泡的額定功率（將實驗電路圖畫在下面的方框內(nèi)）．

Answer 1

【答案】（1）①按圖連接電路，閉合開關S1、S2，斷開S3，調(diào)節(jié)R1使電流表示數(shù)I1=，并記錄I1；

②斷開開關S2，閉合S3、S1，記錄電流表示數(shù)I2．

（2）2.5（I2 I1）；

（3）電路圖如圖所示．

【解析】

試題分析：（1）要測燈泡的額定功率，根據(jù)R=可知應用電流表測出通過電阻的電流、電壓表測出其兩端的電壓；實驗中無電壓表、有定值電阻，可根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點設計電路，即先用電流表測出通過定值電阻的電流使定值電阻兩端的電壓為2.5V，再用電流表測出并聯(lián)電路的電流，進一步根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；

（2）若將電流表換為一只電壓表，即該電路中沒有電流，即需要計算出電流來，故需要將燈泡和定值電阻串聯(lián)，即通過計算定值電阻的電流來獲得燈泡的電流．

解：（1）由電路圖可知：閉合開關S1、S2時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測的是定值電阻R的電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光即兩端的電壓為2.5V，根據(jù)歐姆定律求出通過定值電阻的電流，即I1=；然后斷開開關S2，閉合S3、S1，電流表測干路電流I2，根據(jù)并聯(lián)電路獨立工作、互不影響可知通過R的電流不變；

（2）根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出燈泡的額定電流IL=I2 I1，根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率P=UIL=2.5V×（I2 I1）．

（3）如下圖，即需將定值電阻和燈泡串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑片讓燈泡正常 發(fā)光，而后閉合不同的開關，達到能測出總電壓和燈泡電壓的目的，而后通過串聯(lián)電路中電壓特點計算出定值電阻的電壓，進而求出定值電阻的電流，即得出此時燈泡的電流：

故答案為：

（1）①按圖連接電路，閉合開關S1、S2，斷開S3，調(diào)節(jié)R1使電流表示數(shù)I1=，并記錄I1；

②斷開開關S2，閉合S3、S1，記錄電流表示數(shù)I2．

（2）2.5（I2 I1）；

（3）電路圖如上圖所示．