Question

9．给你一个合适的电源（电压未知）、3个开关、一个定值电阻R₀（阻值已知）、一个合适的电流表、一个合适的滑动变阻器、导线若干，怎样测出额定电压为U₀的小灯泡的额定电功率？
（1）在方框中画出电路图．
（2）简单的实验步骤是（用字母表示测量的物理量）：
①将开关S、S₁闭合，S₂断开，电流表测的是通过定值电阻R₀的电流，调节滑片的位置，使电流表的示数I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；
②将开关S、S₂闭合，S₁断开，电流表测干路电流，保持滑片的位置不变，读出电流表的示数为I₂；
（3）小灯泡额定电功率的表达式为P_额=U₀（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$）（用U₀、R₀和测出的物理量符号表示）．

Answer 1

分析 将小灯泡和电阻并联，通过三个开关的开闭，使电流表测量定值电阻中的电流和干路中的电流：将开关S、S₁闭合，S₂断开，电流表测的是通过定值电阻R₀的电流，调节滑片的位置，使电流表的示数I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；再将开关S、S₂闭合，S₁断开，电流表测干路电流，保持滑片的位置不变，读出电流表的示数为I₂；利用P=UI得出灯的额定功率．

解答 解：
（1）如图所示连接电路，使小灯泡和电阻并联，通过两个开关的开闭，使电流表测量定值电阻中的电流和干路中的电流，电路图如下：

（2）实验步骤：
①将开关S、S₁闭合，S₂断开，电流表测的是通过定值电阻R₀的电流，调节滑片的位置，使电流表的示数I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；
②将开关S、S₂闭合，S₁断开，电流表测干路电流，保持滑片的位置不变，读出电流表的示数为I₂；
（3）计算：
开关S、S₂闭合，S₁断开，通过灯的电流I_L=I₂-I₁=I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
灯泡的功率表达式为：P=U₀（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$）．
故答案为：
（1）电路图如图所示；
（2）将开关S、S₁闭合，S₂断开，电流表测的是通过定值电阻R₀的电流，调节滑片的位置，使电流表的示数I₁=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；将开关S、S₂闭合，S₁断开，电流表测干路电流，保持滑片的位置不变，读出电流表的示数为I₂；
（3）U₀（I₂-$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$）．

点评 本题考查了并联电路的特点和电功率计算公式的应用，关键是设计电路测量灯正常发光时通过的电流，属于难题！