Question

在—次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師給出了下列器材：額定電壓為的小燈泡、電源(電壓未知)、一個阻值為R的電阻、一個滑動變阻器、一只電流表、一個單刀雙擲開關(guān)和若干導(dǎo)線，如圖．實驗時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)計的實驗電路圖如圖，請你根據(jù)電路圖用筆畫線連接未完成的實物連線．

(2)寫出用以上實驗電路測定小燈泡額定功率的主要步驟和需要測量的物理量(物理量用字母表示)．

(3)本實驗中，小燈泡額定功率的表達式P=_______________．

(4)若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為—只電壓表，請你重新設(shè)計—個實驗電路圖，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)，不需要說明實驗步驟)．   

 

Answer 1

【答案】

（1）

(2)利用圖所示電路測定小燈泡額定功率的實驗步驟是：①計算出R兩端電壓等于燈泡L的額定電壓時，通過它的電流；②S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為(此時燈泡L兩端電壓為)；③保持滑動變阻器的滑片位置不動，S擲向接線柱2，讀出電流表示數(shù)I．(燈泡L和電阻R并聯(lián)電路的干路電流)

(3)小燈泡的額定功率.

(4)若將圖所示器材中的電流表改換為電壓表，要測量燈泡L的額定功率，電壓可用電壓表直接測量，電流就需要進行間接測量．可將燈泡L和電阻R串聯(lián)，測量兩個不同的電壓值，最后計算出燈泡的額定功率．可以測量出小燈泡的額定功率的實驗電路圖如圖所示．(實驗步驟和燈泡額定功率的表達式讀者自己分析、設(shè)計和寫出)

【解析】本題是特殊方法測量電阻，只有電流表時，需要用開關(guān)的斷開和閉合來改變電流表的示數(shù)，從而根據(jù)已知電阻的阻值和電流表的示數(shù)計算出小燈泡的額定功率。由電路圖可以看出，單刀雙擲開關(guān)的動觸片接觸點1時，燈泡L和電阻R并聯(lián)，電流表測R中的電流；開關(guān)的動觸片接觸點2時，燈泡L和電阻R仍然并聯(lián)，電流表測干路中的電流．由于只有電流表而沒有電壓表，燈泡兩端的電壓測量問題需要轉(zhuǎn)化為電流測量問題，然后利用歐姆定律計算出燈泡兩端電壓．利用圖所示電路測定小燈泡額定功率的實驗步驟是：①計算出R兩端電壓等于燈泡L的額定電壓時，通過它的電流；②S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為(此時燈泡L兩端電壓為)；③保持滑動變阻器的滑片位置不動，S擲向接線柱2，讀出電流表示數(shù)I．(燈泡L和電阻R并聯(lián)電路的干路電流)

思路分析：將開關(guān)接觸1的位置時移動滑動變阻器，使燈泡正常發(fā)光，記錄電流表的示數(shù)，根據(jù)電阻的阻值和電流表的示數(shù)計算燈泡正常發(fā)光的電壓；然后將開關(guān)接觸2的位置，保持滑動變阻器的滑片不動，此時電流表測量的干路的總電流。計算出通過燈泡的電流，再根據(jù)公式P=UI計算額定功率。

試題點評：本題需要學(xué)生認(rèn)識到測量小燈泡的功率實驗還可以利用其他的方法。拓展思路。