Question

6．小明要測量小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：符合要求的電源、額定電壓為U₀的小燈泡、阻值為R的定值電阻、滑動變阻器、單刀雙擲開關(guān)各一個(gè)、電壓表一塊、導(dǎo)線若干．他設(shè)計(jì)了如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）請你幫助小明將實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整；
（2）連接好電路后，請你將正確的操作步驟補(bǔ)充完整：將開關(guān)S扳向1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為U₀；將開關(guān)S扳向2，保持滑動變阻器的滑片不動，記錄電壓表的示數(shù)U；
（3）小燈泡的額定功率P=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{R}$．（用U₀、U、R表示）

Answer 1

分析 （1）由圖可知：只有電壓表，沒有電流表，則要借助已知定值電阻求得燈泡的電流，那么為了讓燈泡和定值電阻的電流相同，則應(yīng)采取串聯(lián)的方式，電壓表應(yīng)分別測量燈泡兩端的電壓并使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，再直接或間接測出定值電阻的兩端的電壓，據(jù)此分析完成實(shí)驗(yàn)電路．
（2）因?yàn)橐獪y燈泡額定功率，則實(shí)驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)讓燈泡電壓等于額定電壓時(shí)，即應(yīng)讓電壓表先測燈泡兩端的電壓且移動滑動變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓，然后在保持滑動變阻器的滑片位置不變的條件下，再用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，最后根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）通過分析可知：燈泡和定值電阻串聯(lián)，電壓表應(yīng)先測量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，然后再間接測量定值電阻兩端的電壓．分析圖可以看出開關(guān)的閉合與斷開，電壓表先測燈泡兩端電壓，再測燈泡與定值電阻兩端電壓，如圖所示；

（2）閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S扳向1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，移動滑動變阻器的滑片P，為了使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值U₀；保持滑動變阻器的滑片位置不變，將開關(guān)S扳向2，記錄電壓表的示數(shù)為U．
（3）∵燈泡和定值電阻R串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為U₀，將開關(guān)S扳向2，電壓表測量燈泡與定值電阻兩端的電壓；
∴定值電阻兩端的電壓為：U′=U-U₀，
則電路中的電流為I=$\frac{U'}{R}$=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，
燈泡的額定功率：P=U₀I=U₀×$\frac{U-{U}_{0}}{R}$=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{R}$．
故答案為：（1）如圖；
（2）電壓表的示數(shù)為U₀；
（3）$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{R}$．

點(diǎn)評 本題考查在沒有電流表、利用電壓表和定值電阻測量電功率的方法，有一定的難度，是一道難度較高的題目