Question

1．小明同学用四节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、三个开关和导线若干，测量额定电压为U_额的小灯泡的额定功率，在实验中发现电流表是坏的，无法使用，老师就给了他一个阻值为R₀的定值电阻让他完成实验．他设计了以下实验：
（1）连接如图所示电路、只闭合开关S₁和S₂，移动滑动变阻器的滑片，直至电压表的示数为U_额．
（2）只闭合开关S₁、S₃，读出电压表的示数为U．
（3）则小灯泡的额定功率的表达式为$\frac{{U}_{额}（U-{U}_{额}）}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 应使电压表示数为灯泡额定电压时，再利用开关转换得到此时R₀的电压，根据串联电路特点和欧姆定律计算电路中电流，从而计算灯泡的额定电压．

解答 解：
①连好电路后，可先闭合开关、S₁和S₂，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数等于额定电压U_额；
②保持滑片位置不动，断开开关S₂，闭合开关S₁、S₃，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U；
③定值电阻R₀两端的电压U₀=U-U_额，
由串联电路电流特点和欧姆定律可得，电路中电流：I=I₀=$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$，
所以小灯泡的额定功率的表达式为：
P_额=U_额I=U_额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{额}（U-{U}_{额}）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）U_额；（2）S₁、S₃；（3）$\frac{{U}_{额}（U-{U}_{额}）}{{R}_{0}}$．

点评 知道特殊方法测功率中，没有电压表或没有电流表时，要借助已知电阻和已给电表，利用电路特点间接测电流或电压是关键．