Question

8．為了測(cè)定小燈泡的額定功率，實(shí)驗(yàn)桌上備有下列器材：額定電壓為3.8V的小燈泡、電壓未知的電源（兩端電壓不變）、阻值為R的定值電阻、滑動(dòng)變阻器、電壓表各一只、三個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干．
（1）小明連接了部分實(shí)驗(yàn)電路（如圖），請(qǐng)你添加一根導(dǎo)線完成剩余電路的連接；
（2）請(qǐng)寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)量步驟及所測(cè)物理量；
①如圖連接好電路，將滑片移動(dòng)最右端（選填“左”或“右”），閉合開(kāi)關(guān)S₁和S₃，斷開(kāi)S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)U₁=3.8V；
②保持滑片P位置不變，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)U₂；
（3）本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=U₁×$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{R}$．．（用R、U₁、U₂表示）

Answer 1

分析 本題在缺少電流表的情況下，測(cè)量小燈泡的額定功率，電壓表和定值電阻R應(yīng)起到電流表的作用，所以R應(yīng)和燈串聯(lián)．通過(guò)移動(dòng)滑片，首先使并聯(lián)在燈兩端的電壓表示數(shù)為U₁，使燈正常發(fā)光；在保持變阻器滑片不動(dòng)的前提下，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，使電壓測(cè)出R和燈兩端的總電壓U₂，因電路的連接關(guān)系沒(méi)有改變，各用電器兩端的電壓不變，故可求此時(shí)R的電壓U_R，由歐姆定律求出R的電流，即燈正常發(fā)光時(shí)的電流I，根據(jù)P_額=U_額I求出燈的額定功率．

解答 解：（1）由上面的分析，在電壓表的左接線柱和開(kāi)關(guān)S1的左接線柱之間連線，如下圖所示；


（2）①如圖連接好電路，為保護(hù)電路元件，將滑片移動(dòng)到最右端，閉合開(kāi)關(guān)S₁和 S₃，斷開(kāi) S₂，此時(shí)電壓表并聯(lián)在燈的兩端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)U₁=3.8V；
②保持滑片P位置不變，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S₂，此時(shí)電壓表測(cè)燈和R的總電壓，記錄電壓表的示數(shù)U₂；
（3）因電路的連接關(guān)系沒(méi)有改變，各用電器的電壓不變，即在②中燈和R兩端的電壓和①中的電壓相同，所以燈正常工作時(shí)，通過(guò)R的電流I=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{R}$，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，通過(guò)燈的電流I=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{R}$，
（3）本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=U_額I=U₁×$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{R}$．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）①右；S₃；S₂；②S₁；S₂；
（3）U₁×$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{R}$．

點(diǎn)評(píng) 本題在沒(méi)有電流表的情況測(cè)量不燈泡的額定功率，考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，綜合性，有一定難度，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力要求高．