Question

19．小美和小麗做測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)桌上備有下列器材：額定電壓為3.8V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(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干．
（1）小美和小麗設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測量小燈泡的額定功率，小麗連接了一部分實(shí)驗(yàn)電路（如圖所示），請你按添加一根導(dǎo)線完成圖所示的剩余部分實(shí)驗(yàn)電路的連接．
（2）請寫出本實(shí)驗(yàn)主要測量步驟及所測物理量：
①如圖所示連接電路，閉合開關(guān)S₁、S₃，斷開S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為U₁=3.8V；
②保持滑片P位置不變，斷開S₃，閉合開關(guān)S₁、s₂，記錄電壓表的示數(shù)U₂．
（3）本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=${U}_{1}×\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$．（用R、U₁、U₂表示）

Answer 1

分析 本題在缺少電流表的情況下，測量小燈泡的額定功率，電壓表和定值電阻R應(yīng)起到電流表的作用，所以R應(yīng)和燈串聯(lián)．通過移動滑片，首先使并聯(lián)在燈兩端的電壓表示數(shù)為U₁，使燈正常發(fā)光；在保持變阻器滑片不動的前提下，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換，使電壓測出R和燈兩端的總電壓U₂，因電路的連接關(guān)系沒有改變，各用電器兩端的電壓不變，故可求此時(shí)R的電壓U_R，由歐姆定律求出R的電流，即燈正常發(fā)光時(shí)的電流I，根據(jù)P_額=U_額I求出燈的額定功率．

解答 解：（1）由上面的分析，在電壓表的左接線柱和開關(guān)S1的左接線柱之間連線，如下圖所示；


（2）①如圖連接好電路，為保護(hù)電路元件，將滑片移動到最右端，閉合開關(guān)S₁和 S₃，斷開 S₂，此時(shí)電壓表并聯(lián)在燈的兩端，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)U₁=3.8V；
②保持滑片P位置不變，斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，此時(shí)電壓表測燈和R的總電壓，記錄電壓表的示數(shù)U₂；
（3）因電路的連接關(guān)系沒有改變，各用電器的電壓不變，即在②中燈和R兩端的電壓和①中的電壓相同，所以燈正常工作時(shí)，通過R的電流I=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，通過燈的電流I=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，
（3）本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=U_額I=U₁×$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）①3.8；②S₂；${U}_{1}×\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$．

點(diǎn)評 本題在沒有電流表的情況測量不燈泡的額定功率，考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，綜合性，有一定難度，對設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力要求高．