Question

在一次測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了下列器材：額定電壓為2.5V的小燈泡，未知電壓的電源（兩端電壓不變），一個(gè)已知阻值為 R 的電阻，一個(gè)滑動變阻器，一只電流表，3個(gè)開關(guān)，導(dǎo)線若干．小明同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，請你將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．

（1）將滑動變阻器的滑片P置于______端；
（2）閉合開關(guān)S₁、S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片 P 的位置，直到電流表的示數(shù) I₁=______ A，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
（3）______．
（4）計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式  P=______ W；
（5）若將電流表換為一只電壓表，其它器材不變，請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路測量小燈泡的額定功率，要求在實(shí)驗(yàn)過程中不能拆表，將電路圖畫在方框內(nèi)．

Answer 1

【答案】分析：（1）在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，開關(guān)在閉合前，滑片必須打到最大阻值處；
（2）閉合開關(guān)S₁、S₂，此時(shí)燈泡與定值電阻并聯(lián)，故據(jù)并聯(lián)電壓的規(guī)律結(jié)合歐姆定律即可得出電流表的示數(shù)；
（3）想測量小燈泡的額定功率，即必須知道小燈泡的額定電壓和額定電壓下的電流，故該題在上一步的基礎(chǔ)上，斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₃，燈泡和定值電阻的電壓不變，即燈泡仍正常發(fā)光，而此時(shí)電流表測的是它們的總電流，進(jìn)而能計(jì)算出小燈泡在額定電壓下的電流；
（4）據(jù)電功率的計(jì)算公式P=UI計(jì)算即可；
（5）若將電流表換為一只電壓表，即該電路中沒有電流，即需要計(jì)算出電流來，故需要將燈泡和定值電阻串聯(lián)，即通過計(jì)算定值電阻的電流來獲得燈泡的電流；
解答：解：（1）開關(guān)在閉合前，滑片必須打到最大阻值處，由于此時(shí)滑動變阻器的滑片P在b端時(shí)接入電路的電阻最大，故需將滑片P置于b端；
（2）閉合開關(guān)S₁、S₂，此時(shí)燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測的是定值電阻R的電流，且此時(shí)小燈泡正常發(fā)光，即小燈泡的 電壓是2.5V，由于并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路的電壓是相等的，故定值電阻R兩端的電壓也是2.5V，故此時(shí)電流表的示數(shù)是：I=；
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，只需斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₃，保持滑片P的位置不變，將電流表讀數(shù)I₂記錄在表格中，故此時(shí)小燈泡中的電流是I=I₂-I₁；
（4）此時(shí)小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡中的電流還是I₂-I₁；故此時(shí)小燈泡的額定功率是P=UI=2.5（I₂-I₁）；
（5）如右圖，即需將定值電阻和燈泡串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑片讓燈泡正常 發(fā)光，而后閉合不同的開關(guān)，達(dá)到能測出總電壓和燈泡電壓的目的，而后通過串聯(lián)電路中電壓特點(diǎn)計(jì)算出定值電阻的電壓，進(jìn)而求出定值電阻的電流，即得出此時(shí)燈泡的電流．
故答案為：（1）b；（2）；（3）斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₃，保持滑片P的位置不變，將電流表讀數(shù)I₂記錄在表格中；（4）P=2.5（I₂-I₁）；（5）見解析．
點(diǎn)評：熟悉串并聯(lián)電路中的電壓、電流的規(guī)律，并能利用歐姆定律和電功率的公式進(jìn)行計(jì)算是解決該題的關(guān)鍵．