Question

如圖所示在一次測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了下列器材：額定電壓為U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、一個電流表、一個單刀雙擲開關(guān)和若干導(dǎo)線．實(shí)驗(yàn)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(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，請你根據(jù)電路圖用筆畫線連接未完成的實(shí)物連線．
（2）寫出用以上實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式P=______．
（4）若在給出的器材中只將其中的一個電流表改為一個電壓表，請你重新設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)電路圖，測量小燈泡的額定功率．

Answer 1

【答案】分析：（1）在連接實(shí)物圖時需注意：滑動變阻器選擇一上一下與電路圖中接入的部分對應(yīng)；
（2）測定了燈泡的功率是利用公式P=UI進(jìn)行，開關(guān)在2時，R與L并聯(lián)，電流表測總電流，開關(guān)在1時，電流表測通過R的電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律可以求得通過燈泡的電流；
（3）根據(jù)測得物理量，結(jié)合P=UI列出；
（4）沒有電流表，利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．
解答：解：（1）實(shí)物連線如圖所示：

（2）因小燈泡的額定電壓U已知，故通過電阻R的電流為I_R=，故還需要：
將S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表讀數(shù)；
保持滑動變阻器滑片不動，S擲向接線柱2，讀出電流表讀數(shù)I．
（3）由（2）得，通過小燈泡的電流為：I_L=I-I_R=I-，
小燈泡的功率為：P=UI=U（I-）；
（4）利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．
電路圖如圖所示

故答案為：（1）如上圖所示；
（2）步驟為：第一步：計(jì)算當(dāng)電阻R兩端電壓為U時的電流I_R=，
第二步：將S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表讀數(shù)，
第三步：保持滑動變阻器滑片不動，S擲向接線柱2，讀出電流表讀數(shù)I．
（3）U（I-）；
（4）如上圖．
點(diǎn)評：本題主要考查學(xué)生對電學(xué)知識的綜合應(yīng)用，尤其是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時可參考一下：
①沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出；
②沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．