Question

3．物理興趣活動(dòng)課上，老師讓同學(xué)們測(cè)一個(gè)已知額定電壓為 3.8V 的小燈泡的額定功率．老師提供的器材如下：電源（電壓恒為 6V）；一塊電壓表（量程 0-3V，分度值 0.1V；量程 0-15V，分度值 0.5V）；一個(gè)滑動(dòng)變阻器，一個(gè)已知阻值的定值電阻 R₀（R₀ 的阻值小于該燈泡的電阻）；三個(gè)開(kāi)關(guān)及若干導(dǎo)線．請(qǐng)你利用上述器材，幫助同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，較精確地測(cè)出小燈泡的額定功率．要求：（電路不可重組） 
（1）在虛線框內(nèi)畫(huà)出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖； 
（2）根據(jù)你設(shè)計(jì)的電路，寫(xiě)出主要實(shí)驗(yàn)步驟及需測(cè)量的物理量； 寫(xiě)出燈泡額定功率的數(shù)學(xué)表達(dá)式．（用已知量和測(cè)量量表示）

Answer 1

分析 電源電壓是6V，燈泡額定電壓是3.8V，要想精確測(cè)出小燈泡的額定功率，應(yīng)選用電壓表的小量程；燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器和定值電阻兩端電壓是6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表可以用0～3V量程，所以首先使燈泡、定值電阻、滑動(dòng)變阻器與電源、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線組成串聯(lián)電路，并且電壓表與滑動(dòng)變阻器、定值電阻并聯(lián)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為2.2V，燈泡兩端電壓即為額定電壓；然后將電壓表與定值電阻并聯(lián)，得到定值電阻兩端電壓，根據(jù)定值電阻兩端電壓和電阻阻值得到電路電流；最后由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）要想精確測(cè)出小燈泡的額定功率，應(yīng)選用電壓表的小量程，燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器和定值電阻兩端電壓是6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表可以用0～3V量程，把電壓表并聯(lián)到滑動(dòng)變阻器和定值電阻兩端，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.2V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；該電路為串聯(lián)電路，則通過(guò)定值電阻的電流為通過(guò)燈泡的電流，故還需要用開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)測(cè)出定值電阻兩端的電壓，從而求出電流，如圖：
；
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①按照?qǐng)D連接電路，閉合開(kāi)關(guān)S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為2.2V；
②斷開(kāi)S₂，閉合S₁，滑片位置不變，記下電壓表示數(shù)U₂．
（3）燈泡兩端電壓為U_額=6V-2.2V=3.8V；
電路電流為I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$；
燈泡的額定功率為P_額=U_額I=3.8V×$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$．
故答案為：見(jiàn)解析．

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定的難度，知道實(shí)驗(yàn)原理、所給器材是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖的前提與關(guān)鍵