Question

1．小明同學用四節(jié)干電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、三個開關和導線若干，測量額定電壓為U_額的小燈泡的額定功率，在實驗中發(fā)現電流表是壞的，無法使用，老師就給了他一個阻值為R₀的定值電阻讓他完成實驗．他設計了以下實驗：
（1）連接如圖所示電路、只閉合開關S₁和S₂，移動滑動變阻器的滑片，直至電壓表的示數為U_額．
（2）只閉合開關S₁、S₃，讀出電壓表的示數為U．
（3）則小燈泡的額定功率的表達式為$\frac{{U}_{額}（U-{U}_{額}）}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 應使電壓表示數為燈泡額定電壓時，再利用開關轉換得到此時R₀的電壓，根據串聯電路特點和歐姆定律計算電路中電流，從而計算燈泡的額定電壓．

解答 解：
①連好電路后，可先閉合開關、S₁和S₂，此時電壓表測量燈泡兩端的電壓，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數等于額定電壓U_額；
②保持滑片位置不動，斷開開關S₂，閉合開關S₁、S₃，此時電壓表測量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數U；
③定值電阻R₀兩端的電壓U₀=U-U_額，
由串聯電路電流特點和歐姆定律可得，電路中電流：I=I₀=$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$，
所以小燈泡的額定功率的表達式為：
P_額=U_額I=U_額×$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{額}（U-{U}_{額}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）U_額；（2）S₁、S₃；（3）$\frac{{U}_{額}（U-{U}_{額}）}{{R}_{0}}$．

點評 知道特殊方法測功率中，沒有電壓表或沒有電流表時，要借助已知電阻和已給電表，利用電路特點間接測電流或電壓是關鍵．