题目内容

15．物理课上，老师拿来一个额定电压为2.5V的小灯泡，请同学们测出它的额定功率，老师提供的器材有：电源一个（电压恒定且未知）、阻值为R0的定值电阻一个、滑动变阻器一个、电压表一只、开关3个、导线若干（以上器材均满足实验需求），请你帮助同学们完成下列内容（实验时不能忽略灯丝电阻随温度发生的变化）
（1）在虚框内画出你所设计的实验电路图（电路不可重组）；
（2）写出主要实验步骤及要测量的物理量；
（3）写出额定功率的数学表达式（用已知量和测得量表示）．

分析 测定灯泡的额定功率，需要测得灯泡的额定电压和额定电流．
定值电阻R0与灯泡串联，通过滑动变阻器调节灯泡电压使之正常发光，通过已知电阻与电压表的组合测灯泡正常发光时的电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）由分析设计如图所示电路：
；
（2）实验步骤：
①闭合S、S1，断开S2，调节滑片使电压表示数为U1=2.5V；
②保持滑片位置不变，断开S1，闭合S、S2，读出电压表示数U2．
（3）计算灯泡的额定功率：
根据串联电路电流相等，所以，IL=I0=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{2}-2.5V}{{R}_{0}}$，
灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×$\frac{{U}_{2}-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V×（{U}_{2}-2.5V）}{{R}_{0}}$．
答：（1）实验电路图见上图；
（2）实验步骤：
①闭合S、S1，断开S2，调节滑片使电压表示数为U1=2.5V；
②保持滑片位置不变，断开S1，闭合S、S2，读出电压表示数U2．
（3）额定功率的数学表达式：P=$\frac{2.5V×（{U}_{2}-2.5V）}{{R}_{0}}$．

点评 没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量功率或阻值时，一般设计成并联电路，通过电压相等列等式求出电流，从而求得被测功率或阻值；
没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量功率或阻值时，一般设计成串联电路，通过电流相等列等式求出电压，从而求得被测功率或阻值．

练习册系列答案
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（2）要准确的测出电流表的内阻，除器材“A”、“H”、“I”外，还应该选用的器材为C、D、F（填器材前的字母代号）
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