Question

4．為測小燈泡的額定功率，下面提供了兩組實驗器材，器材1：標有“3V”的小燈泡、電流表、電池組、滑動變阻器、已知阻值R₀=10Ω的定值電阻、開關、導線若干；器材2：標有“0.3A”的小燈泡、電壓表、電池組、滑動變阻器、已知阻值為R₀=10Ω的定值電阻、開關、導線若干．
請從上面的兩組實驗器材中選取一組，設計實驗，測出小燈泡的額定功率，要求：
（1）畫出實驗電路圖；
（2）寫出實驗步驟并用字母表示所測的物理量．

Answer 1

分析 要測燈泡的額定功率，根據(jù)P=UI可知應用電流表測出通過燈泡中的電流、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)電路的電壓特點設計電路，即先用電流表測出通過定值電阻的電流，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出定值電阻兩端的電壓，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．

解答 解：（1）使小燈泡和電阻并聯(lián)，利用單刀雙擲開關分別控制兩條支路，同時使電流表測量燈泡中的電流和干路中的電流，電路圖如下：
；
（2）實驗步驟：
①將開關S撥至2時，燈泡與定值電阻R₀并聯(lián)，電流表測的是電阻的電流，移動滑片使電流表的示數(shù)I₁=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，此時R₀兩端的電壓為3V，燈泡正常發(fā)光；
②將開關S撥至1時，燈泡與定值電阻R₀并聯(lián)，電流表測干路電流，讀出示數(shù)為I₂；則通過燈泡的電流為I_額=I₂-I₁；
③燈泡的額定功率為：P=U_額I_額=3V×（I₂-I₁）．
故答案為：（1）如上圖；（2）步驟見解析；3V×（I₂-I₁）．

點評 本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功率計算公式的應用，關鍵是知道電路圖分析出無電壓表、有定值電阻時測未知電阻實驗的原理，對學生的分析能力要求較高．