Question

19．王銳同學在實驗室測量一個標有“3.8V”字樣的小燈泡的電功率，連接 了如圖所示的實驗電路，電源電壓恒定不變．

（1）王銳測小燈泡電功率的實驗原理公式是P=UI．
（2）請你根據圖甲實物連接圖，在圖丙框內畫出電路圖．
（3）測小燈泡額定功率，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，使電壓表示數為3.8V，此時電流表的示數如圖乙所示，示數為0.38A，小燈泡額定功率為1.444W．
（4）完成上述實驗后，小麗向老師要了一個已知阻值為R₀的定值電阻和一個單刀雙擲開關，借助部分現有的實驗器材，設計了如圖丁所示的實驗電路，測出了小燈泡的額定功率，請你幫她完成下列實驗步驟：
①連接好實驗電路，閉合開關S₁，將開關S₂撥到觸點2（選填“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數為3.8V．
②保持滑片的位置不動，再將開關S₂撥到觸點1（選填“1”或“2”），讀出電壓表的示數為U．
③小燈泡額定功率的表達式為P_額=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡電功率的實驗原理是P=UI；
（2）根據實物圖畫電路圖，注意電路圖與實物圖的連接方式和順序要一致；
（3）當電壓表示數等于小燈泡的額定電壓時，小燈泡正常發光；
根據電流表選擇的量程和分度值讀出電流的大小；
根據P=UI求出小燈泡額定功率；
（4）由丁圖可知，沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯，首先使燈泡兩端的電壓等于3.8V，
然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）要測量小燈泡的電功率，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，用電流表測出電路中的電流，
然后根據P=UI求出小燈泡的功率，故本實驗的原理是：P=UI．
（2）先畫出電源符號，從電源正極出發依次畫出開關、滑動變阻器、燈泡、電流表回到電源的負極，然后把電壓表并聯在燈泡兩端，如下圖所示：

（3）測小燈泡額定功率，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，此時電壓表示數等于小燈泡的額定電壓3.8V．
由圖乙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.38A，
則小燈泡額定功率：P=UI=3.8V×0.38A=1.444W；
（4）①連接好實驗電路，閉合開關S₁，將開關S₂撥到觸點2，移動滑片，使電壓表的示數為3.8V；
②保持滑動變阻器滑片位置不變，S₂接1，讀出電壓表示數U，電壓表測量燈泡和R₀的總電壓；
③此時定值電阻R₀兩端的電壓：U₀=U-U_額=U-3.8V，
通過燈泡的電流：I_額=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
則小燈泡額定功率：P_額=U_額I_額=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）P=UI；
（2）見上圖；
（3）3.8；0.38；1.444；
（4）①2；3.8；②1；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了實驗原理、電路圖的畫法、電表讀數、求燈泡功率、實驗設計等，要注意電路圖和實物電路圖的連接要一一對應；
最后一問的實驗設計是本題的難點，知道實驗原理、應用串聯電路特點與歐姆定律即可正確解題．