Question

13．現(xiàn)有：小燈泡（其電阻不是定值）、電源（電壓大于小燈泡的額定電壓）、已知阻值為R₀的定制電阻、滑動變阻器、導線若干、單刀雙擲開關(guān)、電壓表，請設計實驗測量小燈泡的額定功率．
（1）推導出測量小燈泡功率的數(shù)學表達式；
（2）說明測量步驟．（若配圖說明，圖畫在方框內(nèi)）．

Answer 1

分析 本題中沒有電流表，但給出可以得知阻值的電阻箱，根據(jù)測電功率的原理P=UI，要想計算出小燈泡的額定功率，利用電壓表測量燈泡兩端的電壓，要想求出電路中的電流，需要知道已知電阻兩端的電壓，利用單刀雙擲開關(guān)以及電壓表測出定值電阻兩端的電壓，然后根據(jù)歐姆定律計算出通過燈泡中的電流便可．由此解答．

解答 解：
（1）由分析，將定值電阻、燈泡以及滑動變阻器串聯(lián)起來，單刀雙擲開關(guān)控制電壓表測量燈泡兩端電壓和定值電阻和燈泡兩端的總電壓，如圖所示：
；
（2）測量步驟：
①將單刀雙擲開關(guān)撥到“2”，調(diào)節(jié)滑動變阻器P使電壓表示數(shù)等于燈光的額定電壓U_L；
②保持滑片位置不變，將開關(guān)撥到“1”位置，讀出電壓表的示數(shù)為U；
計算出小燈泡的電功率：
電路中的電流I=$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$，
則P_額=U_LI=$\frac{{U}_{L}（U-{U}_{L}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）P_額=$\frac{{U}_{L}（U-{U}_{L}）}{{R}_{0}}$；
（2）電路圖見上圖；
步驟：①將單刀雙擲開關(guān)撥到“2”，調(diào)節(jié)滑動變阻器P使電壓表示數(shù)等于燈光的額定電壓U_L；
②保持滑片位置不變，將開關(guān)撥到“1”位置，讀出電壓表的示數(shù)為U．

點評 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被測電阻；
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被測電阻．