Question

7．小阳同学在进行“用伏安法测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率”的实验时，发现电流表已损坏，但手边还有两个开关和一个阻值已知的定值电阻R₀，他利用这些元件重新设计了如图所示的实验方案．
（1）断开S、S₁、S₂，按如图所示连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端；
（2）闭合S、S₁，断开S₂，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V，记为U_L；
（3）保持滑片P位置不变，闭合开关S、S₂，断开S₁，记下此时电压表示数为U；
（4）写出计算小灯泡额定功率的表达式：P=$\frac{{{U_L}（U-{U_L}）}}{{R{\;}_0}}$．（用物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 由于电流表已损坏，无法直接测得电流；可以通过串联电路电流的特点来求出灯泡的电流；当灯泡与已知电阻串联时，通过电压表测得的电压和定值电阻的阻值可以求出通过灯泡的电流；根据P=UI求出灯泡的功率．

解答 解：（1）断开S、S₁、S₂，按如图所示连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P移至最右端；此时灯泡、定值电阻、滑动变阻器三者串联接入电路中；
（2）闭合S、S₁，断开S₂，调节滑动变阻器的滑片P，此时电压表测量的是灯泡两端的电压，灯泡的额定电压为2.5V，故应使电压表的示数为2.5V，记为U_L；
（3）保持滑片P位置不变，闭合开关S、S₂，断开S₁；记下此时电压表示数为U；电压表测量的是滑动变阻器和灯泡两端的总电压，则定值电阻两端的电压为：U-U_L；则电路中的电流为：$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$；
（4）灯泡的额定功率为：P=UI=U_L$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{{{U_L}（U-{U_L}）}}{{R{\;}_0}}$．
故答案为：（2）2.5；（3）保持滑片P位置不变，闭合开关S、S₂，断开S₁；（4）$\frac{{{U_L}（U-{U_L}）}}{{R{\;}_0}}$．

点评 此题主要考查的是学生对测量小灯泡额定功率实验的特殊测量方法的理解和掌握，在没有电流表或电压表的情况下如何测量灯泡的电功率是中考的热点．