Question

【題目】（6分）（2015秋海淀區(qū)月考）在一次測(cè)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、電源（電源兩端電壓不變但電壓未知）、一個(gè)已知阻值為R的電阻、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一只電流表、3個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，請(qǐng)你寫出本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)量步驟及所測(cè)物理量．

① ．

② ．

（2）本實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式P= ．

（3）若將電流表?yè)Q為一只電壓表而其他器材不變，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量小燈泡的額定功率（將實(shí)驗(yàn)電路圖畫在下面的方框內(nèi)）．

Answer 1

【答案】（1）①按圖連接電路，閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，斷開(kāi)S3，調(diào)節(jié)R1使電流表示數(shù)I1=，并記錄I1；

②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合S3、S1，記錄電流表示數(shù)I2．

（2）2.5（I2 I1）；

（3）電路圖如圖所示．

【解析】

試題分析：（1）要測(cè)燈泡的額定功率，根據(jù)R=可知應(yīng)用電流表測(cè)出通過(guò)電阻的電流、電壓表測(cè)出其兩端的電壓；實(shí)驗(yàn)中無(wú)電壓表、有定值電阻，可根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)設(shè)計(jì)電路，即先用電流表測(cè)出通過(guò)定值電阻的電流使定值電阻兩端的電壓為2.5V，再用電流表測(cè)出并聯(lián)電路的電流，進(jìn)一步根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過(guò)燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；

（2）若將電流表?yè)Q為一只電壓表，即該電路中沒(méi)有電流，即需要計(jì)算出電流來(lái)，故需要將燈泡和定值電阻串聯(lián)，即通過(guò)計(jì)算定值電阻的電流來(lái)獲得燈泡的電流．

解：（1）由電路圖可知：閉合開(kāi)關(guān)S1、S2時(shí)，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測(cè)的是定值電阻R的電流，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡正常發(fā)光即兩端的電壓為2.5V，根據(jù)歐姆定律求出通過(guò)定值電阻的電流，即I1=；然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合S3、S1，電流表測(cè)干路電流I2，根據(jù)并聯(lián)電路獨(dú)立工作、互不影響可知通過(guò)R的電流不變；

（2）根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出燈泡的額定電流IL=I2 I1，根據(jù)P=UI即可求出燈泡的額定功率P=UIL=2.5V×（I2 I1）．

（3）如下圖，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(kāi)關(guān)，達(dá)到能測(cè)出總電壓和燈泡電壓的目的，而后通過(guò)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）①按圖連接電路，閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，斷開(kāi)S3，調(diào)節(jié)R1使電流表示數(shù)I1=，并記錄I1；

②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合S3、S1，記錄電流表示數(shù)I2．

（2）2.5（I2 I1）；

（3）電路圖如上圖所示．