Question

9．給你一個合適的電源（電壓未知）、3個開關(guān)、一個定值電阻R₀（阻值已知）、一個合適的電流表、一個合適的滑動變阻器、導線若干，怎樣測出額定電壓為U₀的小燈泡的額定電功率？
（1）在方框中畫出電路圖．
（2）簡單的實驗步驟是（用字母表示測量的物理量）：
①將開關(guān)S、S₁閉合，S₂斷開，電流表測的是通過定值電阻R₀的電流，調(diào)節(jié)滑片的位置，使電流表的示數(shù)I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；
②將開關(guān)S、S₂閉合，S₁斷開，電流表測干路電流，保持滑片的位置不變，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
（3）小燈泡額定電功率的表達式為P_額=U₀（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$）（用U₀、R₀和測出的物理量符號表示）．

Answer 1

分析 將小燈泡和電阻并聯(lián)，通過三個開關(guān)的開閉，使電流表測量定值電阻中的電流和干路中的電流：將開關(guān)S、S₁閉合，S₂斷開，電流表測的是通過定值電阻R₀的電流，調(diào)節(jié)滑片的位置，使電流表的示數(shù)I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；再將開關(guān)S、S₂閉合，S₁斷開，電流表測干路電流，保持滑片的位置不變，讀出電流表的示數(shù)為I₂；利用P=UI得出燈的額定功率．

解答 解：
（1）如圖所示連接電路，使小燈泡和電阻并聯(lián)，通過兩個開關(guān)的開閉，使電流表測量定值電阻中的電流和干路中的電流，電路圖如下：

（2）實驗步驟：
①將開關(guān)S、S₁閉合，S₂斷開，電流表測的是通過定值電阻R₀的電流，調(diào)節(jié)滑片的位置，使電流表的示數(shù)I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；
②將開關(guān)S、S₂閉合，S₁斷開，電流表測干路電流，保持滑片的位置不變，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
（3）計算：
開關(guān)S、S₂閉合，S₁斷開，通過燈的電流I_L=I₂-I₁=I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
燈泡的功率表達式為：P=U₀（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$）．
故答案為：
（1）電路圖如圖所示；
（2）將開關(guān)S、S₁閉合，S₂斷開，電流表測的是通過定值電阻R₀的電流，調(diào)節(jié)滑片的位置，使電流表的示數(shù)I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；將開關(guān)S、S₂閉合，S₁斷開，電流表測干路電流，保持滑片的位置不變，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
（3）U₀（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$）．

點評 本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功率計算公式的應用，關(guān)鍵是設計電路測量燈正常發(fā)光時通過的電流，屬于難題！