Question

在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師給出了如下器材：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、一只電壓表、一個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．
（1）小張同學設計的實驗電路圖如圖，他測量小燈泡額定功率的主要步驟和需要測量的物理量如下a、計算當R兩端的電壓為U₀時，通過它的電流為

U0

R

；
b、S擲向接線柱1，調節滑動變阻器，使電流表的示數為

U0

R

；
c、保持滑動變阻器滑片不動，S擲向接線柱2，讀出電流表示數I．
（2）本實驗中，小燈泡額定功率的表達式P=

U₀（I-

U0

R

）

．
（3）若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為一只電壓表，請你重新設計一個實驗電路圖，測量小燈泡的額定功率（只畫出電路圖，不需要說明測量步驟）．

Answer 1

分析：（2）根據實驗步驟，由并聯電路特點求出通過燈泡的電流，然后求出燈泡額定功率的表達式．
（3）沒有電流表，根據串聯電路電流處處相等，可以把定值電阻與燈泡串聯起來，用電壓表分別測出燈泡電壓燈泡串聯電壓，然后由串聯電路特點求出定值電阻電壓，
由歐姆定律求出電流，最后由電功率公式求出燈泡額定功率，據此設計實驗電路圖．

解答：解：（2）由實驗電路圖可知，燈泡與定值電阻并聯，
開關S接2時，通過燈泡的電流不變，仍為

U0

R

，
則通過燈泡的電流I_L=I-I_R=I-

U0

R

，
燈泡的額定功率P=U₀I_L=U₀（I-

U0

R

）；
（3）利用電壓表和定值電阻，一般設計成串聯電路，
根據串聯電路電流相等，求出燈泡電流，然后求出燈泡額定功率，電路圖如圖所示．
故答案為：（2）U₀（I-

U0

R

）；（3）電路圖如圖所示．

點評：本題考查了測燈泡額定功率的實驗，考查了實驗設計，實驗設計是重點也是難點；進行設計實驗時可參考以下內容：
①沒有電壓表，利用定值電阻和電流表，設計成并聯電路，利用并聯電路電壓相等間接測電壓；
②沒有電流表，利用電壓表和定值電阻，設計成串聯電路，利用串聯電路電流相等間接測電流．