题目内容

3．物理兴趣活动课上，老师让同学们测一个已知额定电压为 3.8V 的小灯泡的额定功率．老师提供的器材如下：电源（电压恒为 6V）；一块电压表（量程 0-3V，分度值 0.1V；量程 0-15V，分度值 0.5V）；一个滑动变阻器，一个已知阻值的定值电阻 R0（R0 的阻值小于该灯泡的电阻）；三个开关及若干导线．请你利用上述器材，帮助同学们设计一个实验，较精确地测出小灯泡的额定功率．要求：（电路不可重组） 
（1）在虚线框内画出你设计的实验电路图； 
（2）根据你设计的电路，写出主要实验步骤及需测量的物理量； 写出灯泡额定功率的数学表达式．（用已知量和测量量表示）

分析 电源电压是6V，灯泡额定电压是3.8V，要想精确测出小灯泡的额定功率，应选用电压表的小量程；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，电压表可以用0～3V量程，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．

解答 解：
（1）要想精确测出小灯泡的额定功率，应选用电压表的小量程，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，电压表可以用0～3V量程，把电压表并联到滑动变阻器和定值电阻两端，当电压表示数为2.2V时，小灯泡正常发光；该电路为串联电路，则通过定值电阻的电流为通过灯泡的电流，故还需要用开关的通断来测出定值电阻两端的电压，从而求出电流，如图：
；
（2）实验过程：①按照图连接电路，闭合开关S2，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.2V；
②断开S2，闭合S1，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=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$；
灯泡的额定功率为P额=U额I=3.8V×$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$．
故答案为：见解析．

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

练习册系列答案
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