Question

小明要测量小灯泡的额定功率，实验桌上备有如下器材：符合要求的电源、额定电压为U₀的小灯泡、阻值为R的定值电阻、滑动变阻器、已调零的电压表、单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个，导线若干。他设计了如图所示的电路进行实验。

（1）请你帮助小明将实物电路图补充完整。
（2）连接好电路后，请你将正确的操作步骤补充完整：闭合开关S₁，将开关S扳向1，调节滑动变阻器，使       ；将开关S扳向2，使滑动变阻器的滑片位置保持不变，记录电压表示数为U 。
（3）请用U₀、U、R表示小灯泡的额定功率P＝       。（3分）

Answer 1

1）实验电路连接如图示，（2）电压表的示数为U₀，（3）（3分）；

试题分析：由图可知：只有电压表，没有电流表，则要借助已知定值电阻求得灯泡的电流，那么为了让灯泡和定值电阻的电流相同，则应采取串联的方式，电压表应先测量灯泡两端的电压，使灯泡两端的实际电压为额定电压值，然后再直接或间接测出定值电阻的两端的电压，据此分析完成实验电路．因为要测灯泡额定功率，则实验时首先应让灯泡电压等于额定电压时，即应让电压表先测灯泡两端的电压且移动滑动变阻器的滑片P使电压表的示数等于灯泡的额定电压，然后在保持滑动变阻器的滑片位置不变的条件下，再用电压表测出定值电阻两端的电压，最后根据电功率的计算公式P=UI求出灯泡的额定功率．
（1）通过分析可知：灯泡和定值电阻串联，电压表应先测量灯泡两端的电压，使灯泡两端的实际电压为额定电压值，然后再测量定值电阻的两端的电压．分析图可以看出开关的闭合与断开，电压表先测灯泡两端电压，再测灯泡与定值电阻两端电压，如图：

（2）闭合开关S₁，将开关S扳向1，调节滑动变阻器，移动滑动变阻器的滑片P，为了使灯泡两端的实际电压为额定电压值U₀；保持滑动变阻器的滑片位置不变，将开关S扳向2，记录电压表的示数为U．
（3）∵灯泡和定值电阻串联，灯泡正常的发光时的电压为U₀，
∴定值电阻两端的电压为：U′=U-U₀，
∴电路中的电流为I=∴灯泡的额定功率P=U₀I=U₀×=所以