Question

20．在“測量小燈泡正常工作時的電阻”實驗中，老師為同學們選擇了額定電流為0.3A的小燈泡1只、電流表1只、滑動變阻器2個（規(guī)格分別為“5Ω  2A”、“20Ω 1A”）、6V的學生電源1個、開關(guān)2個，導線若干，請利用上述器材測量小燈泡的額定功率，請在虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計的電路圖，并寫出實驗步驟及測定額定功率的表達式．
實驗步驟：①閉合開關(guān)S₁、斷開S₂，移動滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.3A；
②滑片位置不動，閉合開關(guān)S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)I．
表達式：P=（1.8-$\frac{0.54}{I}$）W．

Answer 1

分析 利用開關(guān)的斷開和閉合，先后測出燈泡正常工作時的電流和只有變阻器時的電流，據(jù)此設(shè)計電路，利用歐姆定律和電阻的串聯(lián)求出阻值．

解答 解：由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡正常發(fā)光時，電路中的總電阻：R=$\frac{{U}_{總}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；由于燈泡電阻的最大阻值為15Ω，所以變阻器的阻值應(yīng)大于5Ω，故選擇20Ω  1A的變阻器；
實驗的電路圖為：電路圖如圖所示：
；
實驗步驟：①閉合開關(guān)S₁、斷開S₂，移動滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.3A；②滑片位置不動，閉合開關(guān)S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)I；
閉合開關(guān)S₁、S₂時，滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{I}$；
閉合開關(guān)S₁、斷開S₂時，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=0.3A×R_滑=0.3A×$\frac{6V}{I}$=$\frac{1.8V}{I}$；
此時燈泡兩端電壓U_燈=U-U_滑=6V-$\frac{1.8V}{I}$；
燈泡額定功率P_額=I_燈U_燈=0.3A×（6V-$\frac{1.8V}{I}$）=（1.8-$\frac{0.54}{I}$）W．
故答案為：①閉合開關(guān)S₁、斷開S₂，移動滑動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.3A；②滑片位置不動，閉合開關(guān)S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)I；（1.8-$\frac{0.54}{I}$）W．

點評 本題考查了畫電路圖及實驗步驟的設(shè)計等問題，能利用電流表求電壓是本題的難點．