题目内容

15．小明利用电压表和电阻箱，测量额定电压为2.5V的小灯泡L正常发光时的电功率PL．
他选择了满足实验要求的实验器材，并连接了部分实验电路，如图所示．
（1）请只添加两条导线完成图中所示的实验电路的连接；
（2）请把小明的实验步骤补充完整：
①断开开关S2、闭合开关S1、S3，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②断开开关S3、闭合开关S1、S2，保持滑片位置不变，调节调节电阻箱接入电路的阻值为R0，使电压表的示数仍然为2.5V，记录实验数据；
（3）请用已知量和测量量（电阻箱阻值用R0表示）表示PL．PL=$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．

分析 因没有电流表，如果能测量出灯正常发光的时的电阻R0，根据P=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{R}_{0}}$即可测量出灯的额定电功率．
首先将电压表并联在灯的两端，通过移动滑动变阻器的滑片，使灯正常发光；然后通过开关的转换，在滑片位置不动的情况下，使电压表测电阻箱的电压，通过调节变阻箱的旋钮使电压表示数不变，根据等效替代法，电阻箱此时的阻值即为灯正常发光的电阻大小．

解答 解：（1）根据上面的分析，将S3与灯所在支路和S2与电阻箱所在的支路最后一个元件的右接线柱连接起来后再与滑动变阻器串联，实物图的连接如下图所示：

（2）②断开开关S3、闭合开关S1、S2，保持滑片位置不变，调节电阻箱接入电路的阻值R0，使电压表的示数仍然为2.5V，记录实验数据；
（3）因变阻器连入电路中的阻值大小不变，电压表示数保持不变，根据等效替代法，此时电阻箱的阻值R0与灯正常发光的电阻大小相等，所以灯的额定功率的表达式P=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）②保持滑片位置不变；调节电阻箱接入电路的阻值为R0；
（3）$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．

点评 本题主要考查在没有电流表的情况下，设计实验方案测电功率的能力，解题 的关键是明确等效替代法的在题目中的具体运用，难度较大．

练习册系列答案
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（4）比较步骤1和3，得出结论：导体的电阻与长度有关；
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