Question

在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为2.5V的小灯泡，未知电压的电源（两端电压不变），一个已知阻值为 R 的电阻，一个滑动变阻器，一只电流表，3个开关，导线若干．小明同学设计如图所示的实验电路，请你将实验步骤补充完整．

（1）将滑动变阻器的滑片P置于________端；
（2）闭合开关S₁、S₂，调节滑动变阻器滑片 P 的位置，直到电流表的示数 I₁=________ A，此时小灯泡正常发光，将数据记录在表格中；
（3）________．
（4）计算小灯泡额定功率的表达式　P=________ W；
（5）若将电流表换为一只电压表，其它器材不变，请你设计一个实验电路测量小灯泡的额定功率，要求在实验过程中不能拆表，将电路图画在方框内．

Answer 1

解：（1）开关在闭合前，滑片必须打到最大阻值处，由于此时滑动变阻器的滑片P在b端时接入电路的电阻最大，故需将滑片P置于b端；
（2）闭合开关S₁、S₂，此时灯泡与定值电阻并联，电流表测的是定值电阻R的电流，且此时小灯泡正常发光，即小灯泡的 电压是2.5V，由于并联电路中各并联支路的电压是相等的，故定值电阻R两端的电压也是2.5V，故此时电流表的示数是：I=；
（3）在（2）的基础上，只需断开开关S₂，闭合开关S₃，保持滑片P的位置不变，将电流表读数I₂记录在表格中，故此时小灯泡中的电流是I=I₂-I₁；
（4）此时小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡中的电流还是I₂-I₁；故此时小灯泡的额定功率是P=UI=2.5（I₂-I₁）；
（5）如右图，即需将定值电阻和灯泡串联，调节滑片让灯泡正常 发光，而后闭合不同的开关，达到能测出总电压和灯泡电压的目的，而后通过串联电路中电压特点计算出定值电阻的电压，进而求出定值电阻的电流，即得出此时灯泡的电流．
故答案为：（1）b；（2）；（3）断开开关S₂，闭合开关S₃，保持滑片P的位置不变，将电流表读数I₂记录在表格中；（4）P=2.5（I₂-I₁）；（5）见解析．
分析：（1）在做电学实验时，开关在闭合前，滑片必须打到最大阻值处；
（2）闭合开关S₁、S₂，此时灯泡与定值电阻并联，故据并联电压的规律结合欧姆定律即可得出电流表的示数；
（3）想测量小灯泡的额定功率，即必须知道小灯泡的额定电压和额定电压下的电流，故该题在上一步的基础上，断开开关S₂，闭合开关S₃，灯泡和定值电阻的电压不变，即灯泡仍正常发光，而此时电流表测的是它们的总电流，进而能计算出小灯泡在额定电压下的电流；
（4）据电功率的计算公式P=UI计算即可；
（5）若将电流表换为一只电压表，即该电路中没有电流，即需要计算出电流来，故需要将灯泡和定值电阻串联，即通过计算定值电阻的电流来获得灯泡的电流；
点评：熟悉串并联电路中的电压、电流的规律，并能利用欧姆定律和电功率的公式进行计算是解决该题的关键．