Question

小明要測量小燈泡的額定功率，實驗桌上備有如下器材：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、已調零的電壓表、單刀單擲開關、單刀雙擲開關各一個，導線若干。他設計了如圖所示的電路進行實驗。

（1）請你幫助小明將實物電路圖補充完整。
（2）連接好電路后，請你將正確的操作步驟補充完整：閉合開關S₁，將開關S扳向1，調節滑動變阻器，使       ；將開關S扳向2，使滑動變阻器的滑片位置保持不變，記錄電壓表示數為U 。
（3）請用U₀、U、R表示小燈泡的額定功率P＝       。（3分）

Answer 1

1）實驗電路連接如圖示，（2）電壓表的示數為U₀，（3）（3分）；

試題分析：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，則應采取串聯的方式，電壓表應先測量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，然后再直接或間接測出定值電阻的兩端的電壓，據此分析完成實驗電路．因為要測燈泡額定功率，則實驗時首先應讓燈泡電壓等于額定電壓時，即應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，最后根據電功率的計算公式P=UI求出燈泡的額定功率．
（1）通過分析可知：燈泡和定值電阻串聯，電壓表應先測量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，然后再測量定值電阻的兩端的電壓．分析圖可以看出開關的閉合與斷開，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：

（2）閉合開關S₁，將開關S扳向1，調節滑動變阻器，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S扳向2，記錄電壓表的示數為U．
（3）∵燈泡和定值電阻串聯，燈泡正常的發光時的電壓為U₀，
∴定值電阻兩端的電壓為：U′=U-U₀，
∴電路中的電流為I=∴燈泡的額定功率P=U₀I=U₀×=所以