Question

现有以下器材：一只电压表，一只10Ω的定值电阻，一个电压恒定为6V的电源，一个滑动变阻器，一个开关，导线若干，若电压表的量程只有0～3V，如何利用这些器材设计实验测定额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率？画出电路图，写出测量的方法以及所测量的物理量和小灯泡的额定功率的表达式．

Answer 1

答：
（1）实验电路图为：
甲：

乙：

（2）实验过程：①按照甲图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.2V；
②将电压表与定值电阻并联，如图乙，闭合开关，滑片位置不变，记下电压表示数U₂．
（3）灯泡两端电压为U_额=6V-2.2V=3.8V；
电路电流为I=；
灯泡的额定功率为P_额=U_额I=3.8V×=（0.836-0.38U₂）W．
分析：电源电压是6V，灯泡额定电压是3.8V，灯泡正常发光时，滑动变阻器和定值电阻两端电压是6V-3.8V=2.2V＜3V，电压表只有0～3V量程能用，所以首先使灯泡、定值电阻、滑动变阻器与电源、开关用导线组成串联电路，并且电压表与滑动变阻器、定值电阻并联，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.2V，灯泡两端电压即为额定电压；然后将电压表与定值电阻并联，得到定值电阻两端电压，根据定值电阻两端电压和电阻阻值得到电路电流；最后由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．
点评：根据灯泡的额定电压确定电压表的量程，设计实验电路对学生来说有一定的难度，知道实验原理、所给器材是正确设计实验电路图的前提与关键．