Question

【题目】物理课上，老师让同学们测一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率（电阻约为10Ω）。除了小灯泡，老师还提供的器材有：一个电源（电压恒为4.5V）、一个铭牌标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R1、一个铭牌标有“10Ω 1A”的滑动变阳器R2、一只电压表（量程为0～3V，分度值0.1V）、一个开关、一个单刀双掷开关、导线若干。请你帮同学们完成下列内容：

（1）在虛线框内画出你所设计的电路图并在图上标出滑动变阻器的名称；（电路不可重组）

（2）写出主要实验步骤及要测量的物理量；

（3）写出小灯泡额定功率的数学表达式。（用已知量和测得量表示）

Answer 1

【答案】（1）（2）见解析（3）见解析

【解析】

测小灯泡的额定功率，不能忽略温度对灯丝电阻的影响，所以只能使灯在正常工作的状态下测算有关的物理量；因没有电流表，电压表和已知电阻（滑动变阻器最大值）组合起来测量电流的作用：将灯与已知电阻的电阻（滑动变阻器最大值）、另一滑动变阻器串联在电路中，用电压表测两端电压，调节另一滑动变阻器使灯泡电压达到额定电压，通过开关的转换再用电压表测的总电压，由串联电路特点和欧姆定律得到灯泡正常发光电流，从而由P=UI计算出灯泡的额定功率．由此设计电路并写出实验步骤，最后得出表达式．

（1）灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，灯泡正常发光电流约为：I

0.25A，若选用R1做已知阻值电阻，灯泡正常发光时，灯与R1的总电压：U=I（RL+R1）=0.25A×（10Ω+5Ω）=3.75V，电源电压恒为4.5V，两端电压为4.5V，电压表量程为0～3V，故应将电压表并联到两端；若选用R2做已知阻值电阻，灯泡正常发光时，灯与R2的总电压：U=I（RL+R2）=0.25A×（10Ω+10Ω）=5V，故排除这种情况，所以选择R1作为已知阻值电阻与灯泡串联，由分析，结合以上滑动变阻器的选择，设计实验电路图如图所示：

（2）由分析设计实验步骤：①按图连接电路，将R1的滑片调到最大值处并保持不变，闭合开关S1、S2接b，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为4.5V2.5V=2V，此时灯正常发光；②保持R1 R2的滑片不动，闭合S1， S2接a，记下此时电压表示数U′则通过R1

的电流为，根据串联电路中电流处处相等，。

（3）灯泡的额定功率：P额=U额=2.5V×。