Question

用伏安法测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率．若实验器材改为如下：一个标准电阻箱（电路图符号）、一个开关、干电池（电源电压约6V）、导线和一个电压表．
（1）请用以上器材设计一个测量灯泡的额定电功率的实验电路图．
（2）写出简单的步骤（包括所测物理量）和表达式
（3）根据以上实验写出该小灯泡的正常电阻的表达式________
（4）小明想利用以上的器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻两端的电压与该电阻的阻值成正比”．
小明设计了如图所示的实验电路图．他的方法是：用R₁=5Ω的电阻作为电路保护电阻（以免不小心将电阻箱的阻值调至零时，电源被短路），改变电阻箱的阻值，记下每次对应的电压表示数．小明发现，电阻两端的电压与该电阻的阻值并不成正比．请你对小明的实验方法做出评价：________．

Answer 1

解：（1）利用伏安法测量灯的功率．用导线把灯、电阻箱、开关、电源串联，电压表与灯并联．如图：
（2）步骤：①连接电路，调节电阻箱使电压表示数为2.5V，读出电阻箱的示数R；②再把电压表接在虚线的位置上读出此时电阻箱两端的电压U．则灯泡的额定功率的表达式：P=2.5V×；
（3）灯泡正常发光时的电阻R==2.5V×；
（4）小明的方法行不通，因为没有控制电流不变．
故答案为（3）2.5V×；（4）小明的方法行不通，因为没有控制电流不变．
分析：用伏安法来测量功率，利用串联电路中电流处处相等的特点，让灯与电阻箱串联，先调节滑动变阻器的阻值使灯的电压为2.5V，读出电阻箱的阻值；再用电压表测出此时电阻箱两端的电压，由欧姆定律计算出电路中的电流，利用P=UI和所测物理量表示出灯的额定功率；利用R=和已知的、测量的物理量表示出灯泡正常发光时的电阻；
当用该电路探究“当通过电阻的电流保持不变时，电阻两端的电压与该电阻的阻值成正比”，无法控制电路中电流不变；
点评：本题考查了串联电路的电流特点及伏安法测量灯的额定功率．注意要调节滑动变阻器使灯的电压为2.5V后，再去测量电阻箱两端的电压，才能求得灯的额定功率．