Question

在一次測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了如下器材：額定電壓為U₀的小燈泡、電源（電壓未知）、一個(gè)阻值為R的電阻、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一只電流表、一只電壓表、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線．實(shí)驗(yàn)時(shí)不能忽略燈絲的電阻隨溫度的變化．
（1）小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖，他測(cè)量小燈泡額定功率的主要步驟和需要測(cè)量的物理量如下a、計(jì)算當(dāng)R兩端的電壓為U₀時(shí)，通過(guò)它的電流為

U0

R

；
b、S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)為

U0

R

；
c、保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，S擲向接線柱2，讀出電流表示數(shù)I．
（2）本實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式P=

U₀（I-

U0

R

）

．
（3）若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為一只電壓表，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，測(cè)量小燈泡的額定功率（只畫(huà)出電路圖，不需要說(shuō)明測(cè)量步驟）．

Answer 1

分析：（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，由并聯(lián)電路特點(diǎn)求出通過(guò)燈泡的電流，然后求出燈泡額定功率的表達(dá)式．
（3）沒(méi)有電流表，根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，可以把定值電阻與燈泡串聯(lián)起來(lái)，用電壓表分別測(cè)出燈泡電壓燈泡串聯(lián)電壓，然后由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出定值電阻電壓，
由歐姆定律求出電流，最后由電功率公式求出燈泡額定功率，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖．

解答：解：（2）由實(shí)驗(yàn)電路圖可知，燈泡與定值電阻并聯(lián)，
開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，通過(guò)燈泡的電流不變，仍為

U0

R

，
則通過(guò)燈泡的電流I_L=I-I_R=I-

U0

R

，
燈泡的額定功率P=U₀I_L=U₀（I-

U0

R

）；
（3）利用電壓表和定值電阻，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，
根據(jù)串聯(lián)電路電流相等，求出燈泡電流，然后求出燈泡額定功率，電路圖如圖所示．
故答案為：（2）U₀（I-

U0

R

）；（3）電路圖如圖所示．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了測(cè)燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)；進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可參考以下內(nèi)容：
①?zèng)]有電壓表，利用定值電阻和電流表，設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，利用并聯(lián)電路電壓相等間接測(cè)電壓；
②沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻，設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，利用串聯(lián)電路電流相等間接測(cè)電流．