Question

14．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，被测小灯泡上只能看到“3.8V”字样，某小组还发现电流表已经损坏，于是他们利用下列器材只连接了一次电路就测出了小灯泡的额定功率．
实验器材：一块6V的电源、一块量程合适的电压表、一个滑动变阻器、一个阻值为R₀的定值电阻、若干开关和导线，请完成以下任务：
（1）画出该组同学设计的电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）写出灯泡额定功率的表达式（用已知量和测量表示）．

Answer 1

分析 根据电功率的计算公式P=UI，要测出灯泡的额定电功率，在已知额定电压的情况下，需测出其正常发光时的电流值．该题没有给出电流表，所以应利用定值电阻R₀，由电压表测出灯泡正常发光时定值电阻两端的电压，根据串联电路特点和欧姆定律计算出电流值即可达到目的．由此设计实验并解答．

解答 解：
（1）为能根据定值电阻的电流得知灯泡的电流，应将定值电阻、灯泡串联，变阻器也应串联在电路中，利用开关的连接能使电压表分别测出灯泡两端的电压及灯泡和定值电阻两端的总电压，如图所示：
；
（2）实验步骤：
①断开开关，按电路图连接实物；
②闭合S₁和S₃，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3.8V；
③保持滑片位置不动，闭合开关S₁和S₂，测得电压表示数为U．
（3）表达式：
灯泡正常发光时，R₀两端电压：U₀=U-3.8V，
由串联电路特点和欧姆定律可得：I_L=I₀=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）见上图；
（2）实验步骤：
①断开开关，按电路图连接实物；
②闭合S₁和S₃，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3.8V；
③保持滑片位置不动，闭合开关S₁和S₂，测得电压表示数为U．
（3）P=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了运用串联电路的电流特点测小灯泡的额定功率．注意要调节滑动变阻器使灯的电压达到额定电压后，再去测量定值电阻两端的电压，才能求得灯的额定功率．