Question

18．在一次“测定小灯泡额定功率”的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为U₀的小灯泡、电源（电压未知）、阻值为R的电阻、滑动变阻器、电压表、单刀双掷开关各一只和若干导线．
（1）张明设计了如图甲所示电路图，请你根据电路图用笔画线把图乙的实物电路连接完整．
（2）写出用以上电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测定的物理量（物理量用字母表示）．①将S接2，调节滑片P，使电压表示数为U₀，（这时L正常发光）；
②保持滑片p位置不变，将S接1，读出此时电压表的示数U；．
（3）实验测得的小灯泡额定功率的表达式为：P_额=$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．

Answer 1

分析 （1）在连接实物图时需注意：电压表与被测电路并联使用；
（2）测定了灯泡的功率是利用公式P=UI进行；开关接1时，电压表测量电阻和灯L的总电压；开关在2时，电压表测量灯L两端的电压；根据并联电路电压的规律可以求电阻R两端的电压，根据欧姆定律计算出电路中的电流，即通过灯泡的电流；
（3）根据测得物理量，结合P=UI列出；

解答 解：（1）根据电路图要求，当双向开关接通位置“2”时，电压表与小灯泡并联，当双向开关接通位置“1”时，电压表与小灯泡和定值电阻并联，所以电压表负接线柱接双掷开关的中间接线柱，正接线柱接灯泡右接线柱，每根线．如下图所示：

（2）实验步骤：
①将S接2，调节滑片P，使电压表示数为U₀，（这时L正常发光）；
②保持滑片p位置不变，将S接1，读出此时电压表的示数U；
（3）数据整理：
当小灯泡正常发光时，电阻R两端的电压为：U_R=U-U₀，
通过R的电流为：I_R=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，
小灯泡的额定功率为：P=U₀I_R=$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）①将S接2，调节滑片P，使电压表示数为U₀，（这时L正常发光）；
②保持滑片p位置不变，将S接1，读出此时电压表的示数U；
（3）$\frac{U-{U}_{0}}{R}{U}_{0}$．

点评 本题主要考查对电功率测量实验的理解，在没有电流表的情况小，灵活运用双向开关和定值电阻测量小灯泡的电功率能力，属于创新题，有一定难度；实验设计，是重点也是难点，在设计实验时可参考一下：①没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出；
②没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出．