Question

請(qǐng)利用一個(gè)電壓未知的電源，兩個(gè)電鍵（S₁和S₂），一個(gè)電流表，一個(gè)標(biāo)有“20Ω 2A”字樣的滑動(dòng)變阻器和若干導(dǎo)線，測(cè)定標(biāo)有“0.2A”字樣、額定電壓不清的小燈泡的額定功率．某同學(xué)經(jīng)過(guò)思考，設(shè)計(jì)并且連接好一個(gè)電路．實(shí)驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)當(dāng)小燈正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片位置正好在中點(diǎn)上，最后，該同學(xué)得出小燈泡的額定功率．（滑動(dòng)變阻器最大阻值記為R₀，小燈泡額定電流記為I₀）
（1）請(qǐng)?jiān)谟疫吿摼�框內(nèi)畫(huà)出該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)的電路圖．
（2）簡(jiǎn)要寫(xiě)出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟．（用字母表示出所測(cè)出的物理量）
（3）寫(xiě)出小燈泡額額定功率表達(dá)式為P=

（I₁-

1

2

I₂）I₂R₀

（用所測(cè)物理量字母表示和R₀、I₀表示）．

Answer 1

分析：從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)進(jìn)行分析：要得到燈泡的額定功率，已知額定電流，需要知道額定電壓；
要得到額定電壓，首先需要知道電源電壓；要得到電源電壓，只要將滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大（阻值已知），用電流表測(cè)出電路電流I₁即可；
要得到額定電壓，已知電源電壓，需要知道燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓；而正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓等于滑動(dòng)變阻器滑片在中點(diǎn)時(shí)接入電路電阻與此時(shí)電路的電流乘積．

解答：答：
（1）實(shí)驗(yàn)電路圖如下：

（2）實(shí)驗(yàn)步驟為：①將滑動(dòng)變阻器滑片移到最大阻值R₀處，閉合開(kāi)關(guān)S₁，記下電流表的示數(shù)I₁；
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為I₂=0.2A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻為

1

2

R₀．
（3）由上得電源電壓為U=I₁R₀
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U′=I₂×

1

2

R₀=

1

2

I₂R₀
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端電壓為U_額=U-U′=I₁R₀-

1

2

I₂R₀
所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=（I₁R₀-

1

2

I₂R₀）I₂=（I₁-

1

2

I₂）I₂R₀．

點(diǎn)評(píng)：解答此類(lèi)問(wèn)題，找準(zhǔn)突破口是關(guān)鍵．此題中有電流表，可以測(cè)量需要的任一位置、任何次數(shù)的電流；滑動(dòng)變阻器已知最大阻值，隱含的意思是可以當(dāng)做一個(gè)定值電阻；利用滑動(dòng)變阻器和電流表得到電源電壓，是解決此題的關(guān)鍵．