Question

19．王锐同学在实验室测量一个标有“3.8V”字样的小灯泡的电功率，连接 了如图所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）王锐测小灯泡电功率的实验原理公式是P=UI．
（2）请你根据图甲实物连接图，在图丙框内画出电路图．
（3）测小灯泡额定功率，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，使电压表示数为3.8V，此时电流表的示数如图乙所示，示数为0.38A，小灯泡额定功率为1.444W．
（4）完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R₀的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点2（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为3.8V．
②保持滑片的位置不动，再将开关S₂拨到触点1（选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U．
③小灯泡额定功率的表达式为P_额=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）测量小灯泡电功率的实验原理是P=UI；
（2）根据实物图画电路图，注意电路图与实物图的连接方式和顺序要一致；
（3）当电压表示数等于小灯泡的额定电压时，小灯泡正常发光；
根据电流表选择的量程和分度值读出电流的大小；
根据P=UI求出小灯泡额定功率；
（4）由丁图可知，没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于3.8V，
然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）要测量小灯泡的电功率，用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出电路中的电流，
然后根据P=UI求出小灯泡的功率，故本实验的原理是：P=UI．
（2）先画出电源符号，从电源正极出发依次画出开关、滑动变阻器、灯泡、电流表回到电源的负极，然后把电压表并联在灯泡两端，如下图所示：

（3）测小灯泡额定功率，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电压表示数等于小灯泡的额定电压3.8V．
由图乙可知，电流表选择的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.38A，
则小灯泡额定功率：P=UI=3.8V×0.38A=1.444W；
（4）①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为3.8V；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接1，读出电压表示数U，电压表测量灯泡和R₀的总电压；
③此时定值电阻R₀两端的电压：U₀=U-U_额=U-3.8V，
通过灯泡的电流：I_额=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
则小灯泡额定功率：P_额=U_额I_额=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）P=UI；
（2）见上图；
（3）3.8；0.38；1.444；
（4）①2；3.8；②1；③$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了实验原理、电路图的画法、电表读数、求灯泡功率、实验设计等，要注意电路图和实物电路图的连接要一一对应；
最后一问的实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．