Question

15．小明利用電壓表和電阻箱，測量額定電壓為2.5V的小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電功率P_L．
他選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖所示．
（1）請只添加兩條導(dǎo)線完成圖中所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接；
（2）請把小明的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁、S₃，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V；
②斷開開關(guān)S₃、閉合開關(guān)S₁、S₂，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的阻值為R₀，使電壓表的示數(shù)仍然為2.5V，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
（3）請用已知量和測量量（電阻箱阻值用R₀表示）表示P_L．P_L=$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 因沒有電流表，如果能測量出燈正常發(fā)光的時(shí)的電阻R₀，根據(jù)P=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{0}}$即可測量出燈的額定電功率．
首先將電壓表并聯(lián)在燈的兩端，通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使燈正常發(fā)光；然后通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，在滑片位置不動(dòng)的情況下，使電壓表測電阻箱的電壓，通過調(diào)節(jié)變阻箱的旋鈕使電壓表示數(shù)不變，根據(jù)等效替代法，電阻箱此時(shí)的阻值即為燈正常發(fā)光的電阻大�。�

解答 解：（1）根據(jù)上面的分析，將S₃與燈所在支路和S₂與電阻箱所在的支路最后一個(gè)元件的右接線柱連接起來后再與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，實(shí)物圖的連接如下圖所示：

（2）②斷開開關(guān)S₃、閉合開關(guān)S₁、S₂，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的阻值R₀，使電壓表的示數(shù)仍然為2.5V，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
（3）因變阻器連入電路中的阻值大小不變，電壓表示數(shù)保持不變，根據(jù)等效替代法，此時(shí)電阻箱的阻值R₀與燈正常發(fā)光的電阻大小相等，所以燈的額定功率的表達(dá)式P=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）②保持滑片位置不變；調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的阻值為R₀；
（3）$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查在沒有電流表的情況下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測電功率的能力，解題 的關(guān)鍵是明確等效替代法的在題目中的具體運(yùn)用，難度較大．