Question

3．學習了電功率后，小鑫同學想測量一只標有“3V”的小燈泡的額定功率，但他發(fā)現(xiàn)實驗室里沒有電壓表，他找了如下器材：電流表、電池組、滑動變阻器、已知阻值的定值電阻R₀、開關(guān)、導線若干，順利測出了小燈泡的額定功率．請你補充小鑫的設計思路．
（1）實驗電路圖如圖：
（2）寫出實驗步驟并用字母表時所測的物理量：
①閉合開關(guān)S、S₁，移動滑動變阻器，使電流表的示數(shù)為$\frac{3V}{{R}_{0}}$．
②打開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂、S，讀出此時電流表的示數(shù)為I．
（3）寫出被測小燈泡額定功率的表達式：P_L=3V×（I-I_R）．

Answer 1

分析 測量燈泡的額定功率，當定值電阻兩端電壓為燈泡額定電壓時，通過計算求得通過定值電阻的電流．因此可以采用已知電阻與燈泡并聯(lián)，再與滑動變阻器串聯(lián)的連接方式，已知電阻兩端電壓，求得已知電阻的電流，然后通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表的示數(shù)為燈泡正常發(fā)光時通過電阻的電流，再斷開電路干路電流或測出通過燈泡的額定電流．

解答 解：實驗步驟：
①閉合開關(guān)S、S₁，調(diào)節(jié)滑片的位置，使電流表的示數(shù)為I_R=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{{R}_{0}}$，小燈泡正常發(fā)光．
②不改變滑片的位置，打開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，讀出此時電流表的示數(shù)為I．
由于燈泡與定值電阻R并聯(lián)，則燈泡的額定電流為I_額=I-I_R，
燈泡的額定功率為P_L=U_額I_額=U_額（I-I_R）．
故答案為：（2）①S、S₁，$\frac{3V}{{R}_{0}}$；②S₁；S₂、S．
（3）P_L=3V×（I-I_R）．

點評 本題考查了運用串聯(lián)電路的電流特點測小燈泡的額定功率．注意要調(diào)節(jié)滑動變阻器使燈的電壓達到額定電壓后，再去測量定值電阻兩端的電壓，才能求得燈的額定功率．
所以，沒有電流表，設計已知電阻與燈泡串聯(lián)，間接測量燈泡的額定電流．沒有電壓表，設計已知電阻與燈泡并聯(lián)，間接測量燈泡的額定電壓．以上兩種情況的前提是：用滑動變阻器調(diào)節(jié)滑片使燈泡正常工作．