Question

小燈泡上標(biāo)有“2.5V  0.3A”字樣．小明問(wèn)過(guò)老師后，知道這些數(shù)字表示的意思．他想實(shí)際測(cè)量這個(gè)小燈泡的額定功率，于是連接成如如圖所示的電路．
（1）請(qǐng)你指出此圖中的一處錯(cuò)誤：

電壓表錯(cuò)接到滑動(dòng)變阻器的兩端

；
（2）排除上述故障后再接通電路，發(fā)現(xiàn)小燈泡L發(fā)光，但電流表仍無(wú)示數(shù)．小明看到手邊除了已用的器材還有一個(gè)電阻值已知的定值電阻R₀，于是決定改變實(shí)驗(yàn)方案，用電阻R₀替換電流表．請(qǐng)你幫助他，
①在右邊的方框中畫(huà)出改變方案后的實(shí)驗(yàn)電路圖；
②寫出主要實(shí)驗(yàn)操作步驟：

步驟一、按照電路圖連接電路；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電阻最大；
步驟二、閉合開(kāi)關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值，同時(shí)觀察電壓表示數(shù)U的變化，直至U=2.5V，并記錄數(shù)據(jù)；
步驟三、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，把電壓表并聯(lián)在R₀兩端，閉合開(kāi)關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U₀并記錄數(shù)據(jù)．

③根據(jù)上述測(cè)量的結(jié)果，寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式P_L=

2.5V×

U0

R0

．

Answer 1

分析：（1）伏安法測(cè)小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)原理是：用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)出通過(guò)小燈泡的電流，利用P=UI求出額定功率，所以電壓表應(yīng)與小燈泡并聯(lián)；
（2）要想測(cè)出小燈泡的額定功率，必須測(cè)出額定電壓下小燈泡的電流；電阻R₀和小燈泡串聯(lián)時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)可知，只要知道電阻R₀的電流即可；根據(jù)歐姆定律可知，用電壓表測(cè)出R₀兩端的電壓，即可求出電流，從而根據(jù)P=UI求出額定功率．

解答：解：（1）圖中把電壓表并到了滑動(dòng)變阻器的兩端，不能直接測(cè)出小燈泡兩端的電壓，所以圖中的錯(cuò)誤是：電壓表錯(cuò)接到滑動(dòng)變阻器的兩端；
（2）①要測(cè)小燈泡的額定功率，必須測(cè)出額定電壓下小燈泡的電流； 在電流表不能使用時(shí)，可以把已知阻值的定值電阻串聯(lián)到電路中，當(dāng)小燈泡正常工作時(shí)，利用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出電流，即為小燈泡的額定電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率，所以改變后的實(shí)驗(yàn)方案電路圖如圖所示：
②主要實(shí)驗(yàn)操作步驟：
步驟一、按照電路圖連接電路；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電阻最大；
步驟二、閉合開(kāi)關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值，同時(shí)觀察電壓表示數(shù)U的變化，直至U=2.5V，并記錄數(shù)據(jù)；
步驟三、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，把電壓表并聯(lián)在R₀兩端，閉合開(kāi)關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U₀并記錄數(shù)據(jù)．
③根據(jù)上述測(cè)量的結(jié)果，小燈泡額定功率的表達(dá)式：
P_L=2.5V×

U0

R0

．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵是測(cè)量小燈泡額定電流的方法，在不能直接測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)串并聯(lián)電路電流特點(diǎn)著手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．