Question

18．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U₀的小燈泡、電源（電壓未知）、阻值為R的電阻、滑動變阻器、電壓表、單刀雙擲開關(guān)各一只和若干導(dǎo)線．
（1）張明設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路圖，請你根據(jù)電路圖用筆畫線把圖乙的實(shí)物電路連接完整．
（2）寫出用以上電路測定小燈泡額定功率的主要步驟和需要測定的物理量（物理量用字母表示）．①將S接2，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為U₀，（這時L正常發(fā)光）；
②保持滑片p位置不變，將S接1，讀出此時電壓表的示數(shù)U；．
（3）實(shí)驗(yàn)測得的小燈泡額定功率的表達(dá)式為：P_額=$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．

Answer 1

分析 （1）在連接實(shí)物圖時需注意：電壓表與被測電路并聯(lián)使用；
（2）測定了燈泡的功率是利用公式P=UI進(jìn)行；開關(guān)接1時，電壓表測量電阻和燈L的總電壓；開關(guān)在2時，電壓表測量燈L兩端的電壓；根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律可以求電阻R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路中的電流，即通過燈泡的電流；
（3）根據(jù)測得物理量，結(jié)合P=UI列出；

解答 解：（1）根據(jù)電路圖要求，當(dāng)雙向開關(guān)接通位置“2”時，電壓表與小燈泡并聯(lián)，當(dāng)雙向開關(guān)接通位置“1”時，電壓表與小燈泡和定值電阻并聯(lián)，所以電壓表負(fù)接線柱接雙擲開關(guān)的中間接線柱，正接線柱接燈泡右接線柱，每根線．如下圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①將S接2，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為U₀，（這時L正常發(fā)光）；
②保持滑片p位置不變，將S接1，讀出此時電壓表的示數(shù)U；
（3）數(shù)據(jù)整理：
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電阻R兩端的電壓為：U_R=U-U₀，
通過R的電流為：I_R=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，
小燈泡的額定功率為：P=U₀I_R=$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）①將S接2，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為U₀，（這時L正常發(fā)光）；
②保持滑片p位置不變，將S接1，讀出此時電壓表的示數(shù)U；
（3）$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．

點(diǎn)評 本題主要考查對電功率測量實(shí)驗(yàn)的理解，在沒有電流表的情況小，靈活運(yùn)用雙向開關(guān)和定值電阻測量小燈泡的電功率能力，屬于創(chuàng)新題，有一定難度；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，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．