Question

小燈泡上標有“2.5V  0.3A”字樣．小明問過老師后，知道這些數字表示的意思．他想實際測量這個小燈泡的額定功率，于是連接成如如圖所示的電路．
（1）請你指出此圖中的一處錯誤：

電壓表錯接到滑動變阻器的兩端

；
（2）排除上述故障后再接通電路，發現小燈泡L發光，但電流表仍無示數．小明看到手邊除了已用的器材還有一個電阻值已知的定值電阻R₀，于是決定改變實驗方案，用電阻R₀替換電流表．請你幫助他，
①在右邊的方框中畫出改變方案后的實驗電路圖；
②寫出主要實驗操作步驟：

步驟一、按照電路圖連接電路；調節滑動變阻器使電阻最大；
步驟二、閉合開關S，改變滑動變阻器接入電路的電阻值，同時觀察電壓表示數U的變化，直至U=2.5V，并記錄數據；
步驟三、斷開開關S，把電壓表并聯在R₀兩端，閉合開關S，讀出電壓表的示數U₀并記錄數據．

③根據上述測量的結果，寫出小燈泡額定功率的表達式P_L=

2.5V×

U0

R0

．

Answer 1

分析：（1）伏安法測小燈泡電功率的實驗原理是：用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，電流表測出通過小燈泡的電流，利用P=UI求出額定功率，所以電壓表應與小燈泡并聯；
（2）要想測出小燈泡的額定功率，必須測出額定電壓下小燈泡的電流；電阻R₀和小燈泡串聯時，根據串聯電路電流的特點可知，只要知道電阻R₀的電流即可；根據歐姆定律可知，用電壓表測出R₀兩端的電壓，即可求出電流，從而根據P=UI求出額定功率．

解答：解：（1）圖中把電壓表并到了滑動變阻器的兩端，不能直接測出小燈泡兩端的電壓，所以圖中的錯誤是：電壓表錯接到滑動變阻器的兩端；
（2）①要測小燈泡的額定功率，必須測出額定電壓下小燈泡的電流； 在電流表不能使用時，可以把已知阻值的定值電阻串聯到電路中，當小燈泡正常工作時，利用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，再根據歐姆定律求出電流，即為小燈泡的額定電流，再根據P=UI求出燈泡的額定功率，所以改變后的實驗方案電路圖如圖所示：
②主要實驗操作步驟：
步驟一、按照電路圖連接電路；調節滑動變阻器使電阻最大；
步驟二、閉合開關S，改變滑動變阻器接入電路的電阻值，同時觀察電壓表示數U的變化，直至U=2.5V，并記錄數據；
步驟三、斷開開關S，把電壓表并聯在R₀兩端，閉合開關S，讀出電壓表的示數U₀并記錄數據．
③根據上述測量的結果，小燈泡額定功率的表達式：
P_L=2.5V×

U0

R0

．

點評：解決本題的關鍵是測量小燈泡額定電流的方法，在不能直接測量時，應根據串并聯電路電流特點著手設計實驗．