Question

現(xiàn)在要測(cè)量一只額定電壓為U=3V的小燈泡L的額定功率P（約為0.3W）．實(shí)驗(yàn)室備有如下器材：
電流表A₁（量程20 mA，內(nèi)阻r₁=lΩ）
電流表A₂（量程300mA，內(nèi)阻大小不知）
定值電阻R（10Ω）
滑動(dòng)變阻器R_l（0～100Ω，0.5A）
電源E（E=4.5V，r≈lΩ）
單刀開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干．
（1）設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路（畫(huà)在給定的方框中）；
（2）按（1）中設(shè)計(jì)的電路圖把右圖中的實(shí)驗(yàn)器材連接起來(lái)；
（3）將主要的實(shí)驗(yàn)步驟填寫(xiě)完整：
①按設(shè)計(jì)的電路圖連接好電路，開(kāi)關(guān)S閉合前．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P，移至阻值最大的位置；
②閉合開(kāi)關(guān)S．移動(dòng)滑片P，使

使電流表A₁的示數(shù)為I₁，小燈泡正常發(fā)光，同時(shí)記下此時(shí)電流表A₂的示數(shù)I₂；

③計(jì)算出小燈泡的額定功率P．
④實(shí)驗(yàn)中計(jì)算燈泡額定功率的表達(dá)式為：

P=I₁（R+r₁）（I₂-I₁）

（必須用題中給定的符號(hào)及你自己在（3）中設(shè)定的記錄符號(hào)來(lái)表示）．

Answer 1

分析：（1）測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)測(cè)量其電壓及電流，由P=UI可求出功率，根據(jù)題目中給出的條件可得出合理的原理圖；
（2）根據(jù)原理圖將實(shí)物圖中的各元件連接即可得出實(shí)物圖；
（3）根據(jù)測(cè)量原理可以得出需要測(cè)量的量；
（4）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，由P=UI可求得功率的表達(dá)式．

解答：解：（1）為了求出燈泡的額定功率，應(yīng)求出燈泡中的電流及燈泡兩端的電壓；但題目中只給出了兩個(gè)電流表，沒(méi)有電壓，故應(yīng)采用已知內(nèi)阻的電流表來(lái)測(cè)量電壓；故應(yīng)使用A₁作為電壓表，但由于A₁電阻太小，無(wú)法測(cè)量正確的結(jié)果，故應(yīng)串聯(lián)定值電阻R與電流表串聯(lián)作為電壓表使用；但由于A₂量程過(guò)大，無(wú)法真接與L串聯(lián)測(cè)電流；故可將電流表A₂采用外接法；
故原理圖如下圖所示；
（2）按原理圖將各元件依次連接，注意先串聯(lián)后并聯(lián)；
（3）②為了求出功率，則應(yīng)求出燈泡兩端的電壓與流過(guò)燈泡的電流；故需記下A₁及A₂的示數(shù)；
④燈泡兩端的電壓U=I₁（R+r₁），燈泡中的電流I=I₂-I₁；
由P=UI可得：P=I₁（R+r₁）（I₂-I₁），
故答案為：（1）如下圖；（2）實(shí)物圖如下圖；（3）使電流表A₁的示數(shù)為I₁，小燈泡正常發(fā)光，同時(shí)記下此時(shí)電流表A₂的示數(shù)I₂；③
I₁（R+r₁）（I₂-I₁），

點(diǎn)評(píng)：本題考查伏安特性曲線的測(cè)量，要注意當(dāng)沒(méi)有合適的器材時(shí)，應(yīng)選用合適的電表進(jìn)行替代．