Question

在—次測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)滑動變阻器、一只電流表、一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和若干導(dǎo)線，如圖．實(shí)驗(yàn)時(shí)不能忽略燈絲的電阻隨溫度而發(fā)生的變化．

(1)小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖，請你根據(jù)電路圖用筆畫線連接未完成的實(shí)物連線．

(2)寫出用以上實(shí)驗(yàn)電路測定小燈泡額定功率的主要步驟和需要測量的物理量(物理量用字母表示)．

(3)本實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式P=_______________．

(4)若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為—只電壓表，請你重新設(shè)計(jì)—個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，測量小燈泡的額定功率(將實(shí)驗(yàn)電路圖畫在下面的方框內(nèi)，不需要說明實(shí)驗(yàn)步驟)．   

 

Answer 1

【答案】

（1）

(2)利用圖所示電路測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)步驟是：①計(jì)算出R兩端電壓等于燈泡L的額定電壓時(shí)，通過它的電流；②S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為(此時(shí)燈泡L兩端電壓為)；③保持滑動變阻器的滑片位置不動，S擲向接線柱2，讀出電流表示數(shù)I．(燈泡L和電阻R并聯(lián)電路的干路電流)

(3)小燈泡的額定功率.

(4)若將圖所示器材中的電流表改換為電壓表，要測量燈泡L的額定功率，電壓可用電壓表直接測量，電流就需要進(jìn)行間接測量．可將燈泡L和電阻R串聯(lián)，測量兩個(gè)不同的電壓值，最后計(jì)算出燈泡的額定功率．可以測量出小燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．(實(shí)驗(yàn)步驟和燈泡額定功率的表達(dá)式讀者自己分析、設(shè)計(jì)和寫出)

【解析】本題是特殊方法測量電阻，只有電流表時(shí)，需要用開關(guān)的斷開和閉合來改變電流表的示數(shù)，從而根據(jù)已知電阻的阻值和電流表的示數(shù)計(jì)算出小燈泡的額定功率。由電路圖可以看出，單刀雙擲開關(guān)的動觸片接觸點(diǎn)1時(shí)，燈泡L和電阻R并聯(lián)，電流表測R中的電流；開關(guān)的動觸片接觸點(diǎn)2時(shí)，燈泡L和電阻R仍然并聯(lián)，電流表測干路中的電流．由于只有電流表而沒有電壓表，燈泡兩端的電壓測量問題需要轉(zhuǎn)化為電流測量問題，然后利用歐姆定律計(jì)算出燈泡兩端電壓．利用圖所示電路測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)步驟是：①計(jì)算出R兩端電壓等于燈泡L的額定電壓時(shí)，通過它的電流；②S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為(此時(shí)燈泡L兩端電壓為)；③保持滑動變阻器的滑片位置不動，S擲向接線柱2，讀出電流表示數(shù)I．(燈泡L和電阻R并聯(lián)電路的干路電流)

思路分析：將開關(guān)接觸1的位置時(shí)移動滑動變阻器，使燈泡正常發(fā)光，記錄電流表的示數(shù)，根據(jù)電阻的阻值和電流表的示數(shù)計(jì)算燈泡正常發(fā)光的電壓；然后將開關(guān)接觸2的位置，保持滑動變阻器的滑片不動，此時(shí)電流表測量的干路的總電流。計(jì)算出通過燈泡的電流，再根據(jù)公式P=UI計(jì)算額定功率。

試題點(diǎn)評：本題需要學(xué)生認(rèn)識到測量小燈泡的功率實(shí)驗(yàn)還可以利用其他的方法。拓展思路。