Question

13．在“測(cè)量小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，準(zhǔn)備的 實(shí)驗(yàn)器材有：電源、一個(gè)單刀擲開關(guān)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、只能看到“3.8V”字樣的待測(cè)小燈泡，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中某小級(jí)在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表?yè)p壞能使用，他們想設(shè)計(jì)一個(gè)不用電流表測(cè)定該小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)．于是向老師要了一個(gè)阻值為R0的定值電阻（阻值適當(dāng)）和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)（符號(hào)為：）借助原有的實(shí)驗(yàn)器材，順利完成了實(shí)驗(yàn)，假如由你來(lái)做該實(shí)驗(yàn)，要求電路只連接一次，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．
（1）在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．

（2）簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟：（用相應(yīng)的字母表示測(cè)出的物理量）
（3）寫出燈泡額定功率的表達(dá)式P=$\frac{3.8V（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和測(cè)量量表示）

Answer 1

分析 由P=UI原理可知，需要求得待測(cè)電阻兩端的電壓及通過(guò)待測(cè)電阻的電流；沒(méi)有電流表時(shí)，可以利用串聯(lián)電路的電流規(guī)律得出通過(guò)待測(cè)電阻的電流；由此設(shè)計(jì)電路和實(shí)驗(yàn)步驟．

解答 解：
（1）由分析設(shè)計(jì)如圖所示電路：
；

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖連接電路，閉合S₁，S₂接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V；
②保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)為U．
（3）由實(shí)驗(yàn)步驟可知：
R₀兩端電壓U₀=U-U_L=U-3.8V，
所以I_L=I₀=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
燈泡額定功率：P=U_額I=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖連接電路，閉合S₁，S₂接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V；
②保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，S₂接2，讀出電壓表示數(shù)為U．
（3）$\frac{3.8V（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是特殊方法測(cè)功率，關(guān)鍵是理解沒(méi)有電流表的情況下，如何利用電壓表和已知阻值的電阻組合借助電路特點(diǎn)測(cè)電流．