Question

小灯泡上标有“2.5V  0.3A”字样．小明问过老师后，知道这些数字表示的意思．他想实际测量这个小灯泡的额定功率，于是连接成如如图所示的电路．
（1）请你指出此图中的一处错误：

电压表错接到滑动变阻器的两端

；
（2）排除上述故障后再接通电路，发现小灯泡L发光，但电流表仍无示数．小明看到手边除了已用的器材还有一个电阻值已知的定值电阻R₀，于是决定改变实验方案，用电阻R₀替换电流表．请你帮助他，
①在右边的方框中画出改变方案后的实验电路图；
②写出主要实验操作步骤：

步骤一、按照电路图连接电路；调节滑动变阻器使电阻最大；
步骤二、闭合开关S，改变滑动变阻器接入电路的电阻值，同时观察电压表示数U的变化，直至U=2.5V，并记录数据；
步骤三、断开开关S，把电压表并联在R₀两端，闭合开关S，读出电压表的示数U₀并记录数据．

③根据上述测量的结果，写出小灯泡额定功率的表达式P_L=

2.5V×

U0

R0

．

Answer 1

分析：（1）伏安法测小灯泡电功率的实验原理是：用电压表测出小灯泡两端的电压，电流表测出通过小灯泡的电流，利用P=UI求出额定功率，所以电压表应与小灯泡并联；
（2）要想测出小灯泡的额定功率，必须测出额定电压下小灯泡的电流；电阻R₀和小灯泡串联时，根据串联电路电流的特点可知，只要知道电阻R₀的电流即可；根据欧姆定律可知，用电压表测出R₀两端的电压，即可求出电流，从而根据P=UI求出额定功率．

解答：解：（1）图中把电压表并到了滑动变阻器的两端，不能直接测出小灯泡两端的电压，所以图中的错误是：电压表错接到滑动变阻器的两端；
（2）①要测小灯泡的额定功率，必须测出额定电压下小灯泡的电流； 在电流表不能使用时，可以把已知阻值的定值电阻串联到电路中，当小灯泡正常工作时，利用电压表测出定值电阻两端的电压，再根据欧姆定律求出电流，即为小灯泡的额定电流，再根据P=UI求出灯泡的额定功率，所以改变后的实验方案电路图如图所示：
②主要实验操作步骤：
步骤一、按照电路图连接电路；调节滑动变阻器使电阻最大；
步骤二、闭合开关S，改变滑动变阻器接入电路的电阻值，同时观察电压表示数U的变化，直至U=2.5V，并记录数据；
步骤三、断开开关S，把电压表并联在R₀两端，闭合开关S，读出电压表的示数U₀并记录数据．
③根据上述测量的结果，小灯泡额定功率的表达式：
P_L=2.5V×

U0

R0

．

点评：解决本题的关键是测量小灯泡额定电流的方法，在不能直接测量时，应根据串并联电路电流特点着手设计实验．