Question

18．現(xiàn)在要測(cè)量一只額定電壓U=3V的小燈泡L的額定功率P（約為0.3W）．實(shí)驗(yàn)室備有如下器材
電流表A₁（量程為200mA，內(nèi)阻r₁=10Ω）
電流表A₂（量程為300mA，內(nèi)阻約為5Ω）
定值電阻R（10Ω）
滑動(dòng)變阻器R₁（0～100Ω，0.5A）
電源E（E=5V，r≈1Ω）
單刀開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路，并畫(huà)在圖甲所示的虛線框內(nèi)．

（2）按（1）中設(shè)計(jì)的電路圖把圖乙中實(shí)物連接起來(lái)．
（3）①按設(shè)計(jì)好的電路圖連接好電路，開(kāi)關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移至阻值最大的位置；
②閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑片P，使電流表A₁的示數(shù)I₁=150mA，同時(shí)記下此時(shí)電流表A₂的示數(shù)I₂
③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，拆除電路，整理器材．
（4）實(shí)驗(yàn)中計(jì)算燈泡額定功率的表達(dá)式為P=U（I₂-I₁）．（用題中給定的符號(hào)以及（3）中涉及的記錄符號(hào)來(lái)表示）

Answer 1

分析 （1）測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)測(cè)量其電壓及電流，由P=UI可求出功率，根據(jù)題目中給出的條件可得出合理的原理圖；
（2）根據(jù)原理圖將實(shí)物圖中的各元件連接即可得出實(shí)物圖；
（4）通過(guò)（3）中步驟明確實(shí)驗(yàn)原理，再根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，由P=UI可求得功率的表達(dá)式．

解答 解：（1）根據(jù)P=IU可求出小燈泡的額定電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.3}{3}$=0.1A，可知電流表應(yīng)選A₂；
由于沒(méi)有電壓表，考慮將電流表A₁與定值電阻R串聯(lián)進(jìn)行改裝，
由歐姆定律可得改裝后的電壓表量程為：U=0.2×（10+10）=4V，略大于小燈泡的額定電壓，所以可行；
根據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中需要的最大電阻應(yīng)為：R_max=$\frac{5}{\frac{1}{3}×0.3}$=50Ω，變阻器可采用限流式接法，電路圖如圖所示：
（2）根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；如圖所示；
（4）根據(jù)改裝原理可知，電流為150mA時(shí)，燈泡兩端的電壓為3V，恰好為額定電壓；根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律可知，通過(guò)小燈泡的額定電流為：I=I₂-I₁，
所以小燈泡的額定功率為：P=UI=U（I₂-I₁）；
故答案為：（1）如圖所示；（2）如圖所示；（4）U（I₂-I₁）

點(diǎn)評(píng) 本題應(yīng)明確：①應(yīng)通過(guò)求出通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流來(lái)選擇電流表量程；②當(dāng)沒(méi)有電壓表時(shí)，應(yīng)考慮將內(nèi)阻已知的電流表與定值電阻串聯(lián)而改裝為電壓表．