Question

小剛做測定小燈泡額定功率的實驗，實驗桌上備有下列器材：額定電壓為2.5V的小燈泡、電壓未知的電源（兩端電壓不變）、阻值為R的定值電阻、滑動變阻器、電壓表各一只、三個開關和導線若干．

（1）小剛設計實驗方案測量小燈泡的額定功率，小麗幫他連接了一部分實驗電路（如圖所示），請你按設計要求完成圖所示的剩余部分實驗電路的連接．
（2）請寫出本實驗主要測量步驟及所測物理量：按圖連接電路，________．
（3）本實驗中計算小燈泡額定功率的表達式P=________．

Answer 1

解：（1）通過開關的閉合與斷開，電壓表能測燈泡兩端電壓，能測燈泡與定值電阻兩端電壓，如圖：

實驗步驟：
閉合S₁、S₃，斷開S₂，調節滑片P使電壓表示數為U₁=2.5V，并記錄U₁；
斷開S₃，閉合S₁、S₂，記錄電壓表示數U₂．
串聯電路電流相等，所以，I=I₀==
所以，燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×=．
故答案為：（1）實驗電路連接如圖；
（2）閉合S₁、S₃，斷開S₂，調節滑片P使電壓表示數為U₁=2.5V，并記錄U₁；斷開S₃，閉合S₁、S₂，記錄電壓表示數U₂．
（3）．
分析：測定燈泡的額定功率，需要測得燈泡的額定電壓和額定電流．
定值電阻R與燈泡串聯，找電流相等，圖中只有電壓表，沒有電流表，要借助已知定值電阻求得燈泡的電壓．
當定值電阻與燈泡串聯時，通過開關的閉合與斷開，把電壓表并聯在燈泡兩端，移動滑動變阻器滑片，使燈泡兩端電壓為2.5V，保持滑動變阻器滑片位置不動，閉合斷開開關，使電壓表測燈泡正常工作時的燈泡與定值電阻兩端的總電壓．
求得定值電阻兩端電壓，求得定值電阻的電流，即燈泡的額定電流，根據P=UI計算燈泡的額定功率．
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，一般設計成串聯電路，找電流相等列等式求出被測電阻．