Question

在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了如下器材：额定电压为U₀的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线．实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化．
（1）小张同学设计的实验电路图如图，他测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量如下a、计算当R两端的电压为U₀时，通过它的电流为

U0

R

；
b、S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为

U0

R

；
c、保持滑动变阻器滑片不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I．
（2）本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=

U₀（I-

U0

R

）

．
（3）若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（只画出电路图，不需要说明测量步骤）．

Answer 1

分析：（2）根据实验步骤，由并联电路特点求出通过灯泡的电流，然后求出灯泡额定功率的表达式．
（3）没有电流表，根据串联电路电流处处相等，可以把定值电阻与灯泡串联起来，用电压表分别测出灯泡电压灯泡串联电压，然后由串联电路特点求出定值电阻电压，
由欧姆定律求出电流，最后由电功率公式求出灯泡额定功率，据此设计实验电路图．

解答：解：（2）由实验电路图可知，灯泡与定值电阻并联，
开关S接2时，通过灯泡的电流不变，仍为

U0

R

，
则通过灯泡的电流I_L=I-I_R=I-

U0

R

，
灯泡的额定功率P=U₀I_L=U₀（I-

U0

R

）；
（3）利用电压表和定值电阻，一般设计成串联电路，
根据串联电路电流相等，求出灯泡电流，然后求出灯泡额定功率，电路图如图所示．
故答案为：（2）U₀（I-

U0

R

）；（3）电路图如图所示．

点评：本题考查了测灯泡额定功率的实验，考查了实验设计，实验设计是重点也是难点；进行设计实验时可参考以下内容：
①没有电压表，利用定值电阻和电流表，设计成并联电路，利用并联电路电压相等间接测电压；
②没有电流表，利用电压表和定值电阻，设计成串联电路，利用串联电路电流相等间接测电流．