Question

17．小明利用電壓表和阻值為R₀的定值電阻，測量額定電壓為2.5V的小燈泡L正常發(fā)光時的電功率P．他選擇了滿足這個實驗要求的器材，并連接了部分實驗電路，如圖所示．
（1）為了測量出小燈泡L正常發(fā)光時的電功率P，請?zhí)砑觾蓷l導(dǎo)線完成如圖所示的實驗電路的連接；
（2）請把小明的實驗步驟補(bǔ)充完整：
①斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁、S₃，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V；保持滑動變阻器的滑片位置不變，斷開開關(guān)S₃，閉合開關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)為U；
②請用R₀及實驗數(shù)據(jù)表示出小燈泡L正常發(fā)光時的電功率P，P=$\frac{2.5U-6.25}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）沒有電流表，借助已知定值電阻求得燈泡的電流，那么為了讓燈泡和定值電阻的電流相同，則應(yīng)采取串聯(lián)的方式，電壓表應(yīng)先測量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，然后再直接或間接測出定值電阻的兩端的電壓，據(jù)此分析完成實驗電路．
（2）實驗時首先應(yīng)讓燈泡電壓等于額定電壓時，即應(yīng)讓電壓表先測燈泡兩端的電壓且移動滑動變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓．然后在保持滑動變阻器的滑片位置不變的條件下，再用電壓表測出定值電阻兩端的電壓．最后可根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點此時電流的表達(dá)式．根據(jù)P=UI求出表達(dá)式．

解答 解：
（1）由分析可知：燈泡和定值電阻串聯(lián)，電壓表應(yīng)先測量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，即要求通過開關(guān)的閉合與斷開，電壓表先測燈泡兩端電壓，再測燈泡與定值電阻兩端電壓，如圖：
；
（2）①斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁、S₃，移動滑動變阻器的滑片P，使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，即使電壓表的示數(shù)為2.5V；保持滑動變阻器的滑片位置不變，斷開開關(guān)S₃，閉合開關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)為U；
②由于燈泡和定值電阻串聯(lián)，所以定值電阻兩端的電壓為：U₀=U-U_額，
此時電路中的電流為I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，
所以燈泡的額定功率：
P=U_額I=2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5U-6.25}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）①電壓表的示數(shù)為2.5V；②$\frac{2.5U-6.25}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查在沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量燈泡功率實驗的測量方法，一般是設(shè)計成串聯(lián)電路，關(guān)鍵是通過電壓表與已知阻值的定值電阻的組合間接測電流．