Question

【題目】物理課上，老師讓同學(xué)們測(cè)一個(gè)額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率（電阻約為10Ω）。除了小燈泡，老師還提供的器材有：一個(gè)電源（電壓恒為4.5V）、一個(gè)銘牌標(biāo)有“5Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器R1、一個(gè)銘牌標(biāo)有“10Ω 1A”的滑動(dòng)變陽(yáng)器R2、一只電壓表（量程為0～3V，分度值0.1V）、一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。請(qǐng)你幫同學(xué)們完成下列內(nèi)容：

（1）在虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的電路圖并在圖上標(biāo)出滑動(dòng)變阻器的名稱；（電路不可重組）

（2）寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟及要測(cè)量的物理量；

（3）寫出小燈泡額定功率的數(shù)學(xué)表達(dá)式。（用已知量和測(cè)得量表示）

Answer 1

【答案】（1）（2）見(jiàn)解析（3）見(jiàn)解析

【解析】

測(cè)小燈泡的額定功率，不能忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響，所以只能使燈在正常工作的狀態(tài)下測(cè)算有關(guān)的物理量；因沒(méi)有電流表，電壓表和已知電阻（滑動(dòng)變阻器最大值）組合起來(lái)測(cè)量電流的作用：將燈與已知電阻的電阻（滑動(dòng)變阻器最大值）、另一滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，用電壓表測(cè)兩端電壓，調(diào)節(jié)另一滑動(dòng)變阻器使燈泡電壓達(dá)到額定電壓，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換再用電壓表測(cè)的總電壓，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律得到燈泡正常發(fā)光電流，從而由P=UI計(jì)算出燈泡的額定功率．由此設(shè)計(jì)電路并寫出實(shí)驗(yàn)步驟，最后得出表達(dá)式．

（1）燈泡額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，燈泡正常發(fā)光電流約為：I

0.25A，若選用R1做已知阻值電阻，燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈與R1的總電壓：U=I（RL+R1）=0.25A×（10Ω+5Ω）=3.75V，電源電壓恒為4.5V，兩端電壓為4.5V，電壓表量程為0～3V，故應(yīng)將電壓表并聯(lián)到兩端；若選用R2做已知阻值電阻，燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈與R2的總電壓：U=I（RL+R2）=0.25A×（10Ω+10Ω）=5V，故排除這種情況，所以選擇R1作為已知阻值電阻與燈泡串聯(lián)，由分析，結(jié)合以上滑動(dòng)變阻器的選擇，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

（2）由分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：①按圖連接電路，將R1的滑片調(diào)到最大值處并保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S1、S2接b，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片，使電壓表示數(shù)為4.5V2.5V=2V，此時(shí)燈正常發(fā)光；②保持R1 R2的滑片不動(dòng)，閉合S1， S2接a，記下此時(shí)電壓表示數(shù)U′則通過(guò)R1

的電流為，根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等，。

（3）燈泡的額定功率：P額=U額=2.5V×。