Question

19．测定小灯泡额定功率的实验中（所用灯泡的额定电压U₀=3.8V），小强小组设计了另一种实验方案（其中电源电压未知，电阻R的阻值已知）．具体步骤如下：
①按如图所示的电路图连接好电路； 
②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I₁；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I₂，先算出灯泡的电阻R_L=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（请你用所测的物理量表示），再根据P₀=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{L}}$，计算灯泡的额定功率．
他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是灯泡电阻随温度的变化而变化．仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数为I₁=$\frac{{U}_{0}}{R}$=$\frac{3.8V}{R}$为止，读出电流表示数I₁．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图时，应根据电路路径一条一条支路连接且要注意一一对应；
（2）根据开关S拨到位置1和开关S拨到位置2时，电路中三个电阻的连接方式没有发生改变，由②可得灯泡两端电压U=I₁R，由③得灯泡电流I=I₂-I₁，然后根据欧姆定律可求灯泡电阻；
（3）灯泡电阻随温度的变化而变化，题中所求电阻值R_L与灯泡正常发光时的阻值不相等，所以根据P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$求出的功率与额定功率的真实值相差较大；为准确测出灯泡功率，只需在步骤②中进行如下操作即可：开关S拔到位置1，移动滑片P直到灯泡正常发光为止，读出电流表示数I₁．

解答 解：
（1）按照电路图，将灯泡的左边接线柱与开关中间的接线柱相连、电流表的负接线柱与开关的位置1相连，如图所示：

（2）由②可得灯泡两端电压U=I₁R，而开关S由位置1拨到位置2时，电路中三个电阻的连接方式没有发生改变，
所以此时灯泡两端电压仍然为I₁R，
因为L与R并联，
所以由③得灯泡电流I_L=I₂-I₁，
由欧姆定律得灯泡电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
（3）因为灯泡电阻随温度的变化而变化，题中所求电阻值R_L与灯泡正常发光时的阻值不相等，
所以根据P₀=$\frac{{U}_{0}^{2}}{{R}_{L}}$求出的功率与额定功率的真实值相差较大；
要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为：
开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数为I₁=$\frac{{U}_{0}}{R}$=$\frac{3.8V}{R}$为止，读出电流表示数I₁．
故答案为：
①如图所示；
③$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
灯泡电阻随温度的变化而变化；开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数为I₁=$\frac{{U}_{0}}{R}$=$\frac{3.8V}{R}$为止，读出电流表示数I₁．

点评 此题实验是测量灯泡的额定功率实验，在没有电压表的情况下，通过并联电路的特点来测量灯泡的额定功率，所以注意移动滑片使电阻两端的电压等于灯泡的额定电压．