Question

18．在一次“測(cè)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(dòng)變阻器、電壓表、單刀雙擲開(kāi)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(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫(huà)線把圖乙的實(shí)物電路連接完整．
（2）寫(xiě)出用以上電路測(cè)定小燈泡額定功率的主要步驟和需要測(cè)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(shí)L正常發(fā)光）；
②保持滑片p位置不變，將S接1，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)U；．
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)需注意：電壓表與被測(cè)電路并聯(lián)使用；
（2）測(cè)定了燈泡的功率是利用公式P=UI進(jìn)行；開(kāi)關(guān)接1時(shí)，電壓表測(cè)量電阻和燈L的總電壓；開(kāi)關(guān)在2時(shí)，電壓表測(cè)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(guò)燈泡的電流；
（3）根據(jù)測(cè)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(kāi)關(guān)接通位置“2”時(shí)，電壓表與小燈泡并聯(lián)，當(dāng)雙向開(kāi)關(guān)接通位置“1”時(shí)，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(kāi)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(shí)L正常發(fā)光）；
②保持滑片p位置不變，將S接1，讀出此時(shí)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(shí)，電阻R兩端的電壓為：U_R=U-U₀，
通過(guò)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(shí)L正常發(fā)光）；
②保持滑片p位置不變，將S接1，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)U；
（3）$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查對(duì)電功率測(cè)量實(shí)驗(yàn)的理解，在沒(méi)有電流表的情況小，靈活運(yùn)用雙向開(kāi)關(guān)和定值電阻測(cè)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(shí)可參考一下：①?zèng)]有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出；
②沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．