Question

某課外實驗小組在測定小燈泡額定功率的實驗中，實驗桌上已經(jīng)備有下列器材：額定電壓為2.5V的小燈泡、電壓未知的電源（兩端電壓不變）、一個已知阻值為R的電阻、一個滑動變阻器、一只電流表、3個單刀單擲開關(guān)、導(dǎo)線若干．
（1）小亮同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖1所示，請你寫出本實驗主要測量步驟及所測物理量．①______，②______．
（2）本實驗中，計算小燈泡額定功率的表達式P=______．
（3）若將電流表換為一只電壓表而其他器材不變，要再設(shè)計一種方案測量小燈泡的額定功率，同組的小剛同學(xué)已連接了一部分實驗電路（如圖2所示），請你設(shè)計完成剩余實驗電路的連接，并用筆畫線代替導(dǎo)線在圖2中完成實物電路圖其余元件的連接．

Answer 1

解：（1）實驗步驟：①根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開S₃，移動滑動變阻器的滑片P，
使電流表的示數(shù)，并記錄I₁；
③保持滑動變阻器的滑片P位置不變，斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₃、S₁，記錄電流表示數(shù)I₂．
（2）由實驗步驟可知，通過燈泡的電流I_L=I₂-I₁，燈泡額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×（I₂-I₁）．
（3）利用串聯(lián)電路電流處處相等測出燈泡正常發(fā)光時的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，定值定值、燈泡、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，利用開關(guān)分別測定值電阻與燈泡兩端電壓，電路圖如圖所示．
故答案為：（1）①根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開S₃，移動滑動變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)，并記錄I₁；
②保持滑動變阻器的滑片P位置不變，斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₃、S₁，記錄電流表示數(shù)I₂．
（2）P=2.5V（I₂-I₁）；（3）電路設(shè)計如圖所示．
分析：要測燈泡的額定功率，根據(jù)R=可知應(yīng)用電流表測出通過電阻的電流、電壓表測出其兩端的電壓；實驗中無電壓表、有定值電阻，可根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點設(shè)計電路，即先用電流表測出通過定值電阻的電流使定值電阻兩端的電壓為1.5V，再用電流表測出并聯(lián)電路的電流，進一步根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．定值電阻、燈泡、滑動變阻器串聯(lián)，用開關(guān)控制電壓表分別測量燈泡與定值電阻電壓，利用串聯(lián)電路電流相等測出燈泡正常發(fā)光時的電流，然后求出燈泡額定電壓．
點評：本題考查了完善實驗步驟、設(shè)計實驗電路等問題，知道實驗?zāi)康呐c原理、分析清楚實驗電路是完成實驗步驟的關(guān)鍵．