Question

16．九年2班同學到實驗室做測量小燈泡功率的實驗．老師要求肖明小組測量小燈泡的額定功率，提供給他們的器材如下：額定電壓為U₀的小燈泡、電源（電壓未知）、一個阻值為R的電阻、一個滑動變阻器、一只電流表、-只單刀雙擲開關和若干導線．實驗時不能忽略燈絲的電阻隨溫度的變化．
要求：
（1）請幫他們設計出實驗電路圖并畫在虛線框內．
（2）寫出測量小燈泡額定功率的主要步驟及額定功率的表達式．

Answer 1

分析 沒有電壓表，可借助電流表和已知阻值的電阻R的組合間接測燈泡兩端電壓，從而使燈泡正常發(fā)光；再用電流表測此時燈泡的電流，即可根據(jù)P=UI計算燈泡的額定功率．由此計算電路并計算燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）根據(jù)分析，畫出實驗電路如圖所示：
；
（2）由圖L與R并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時U₀=U_R=IR，所以通過R電流為I=$\frac{{U}_{0}}{R}$，
主要步驟：
①按電路圖連接實物電路，開關斷開，滑動變阻器的滑片移到最大阻值處；
②開關S接1，調節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)大小為$\frac{{U}_{0}}{R}$；
③保持滑片的位置不變，將開關S接2，讀出此時電流表示數(shù)為I′．
由此可知燈泡正常發(fā)光時的電流I_L=I′-$\frac{{U}_{0}}{R}$，
所以燈泡的額定功率：P=U₀I_L=U₀（I′-$\frac{{U}_{0}}{R}$）．
答：（1）電路圖見上；
（2）主要步驟：
①按電路圖連接實物電路，開關斷開，滑動變阻器的滑片移到最大阻值處；
②開關S接1，調節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)大小為$\frac{{U}_{0}}{R}$；
③保持滑片的位置不變，將開關S接2，讀出此時電流表示數(shù)為I′．
額定功率的表達式：P=U₀（I′-$\frac{{U}_{0}}{R}$）．

點評 本題主要考查學生對電學知識的綜合應用，尤其是實驗設計，這是重點也是難點，此類問題在設計時可以這樣考慮：
①沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出；
②沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出．