Question

（2011?房山區二模）在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師給出了下列器材：額定電壓為2.5V的小燈泡，未知電壓的電源（兩端電壓不變），一個已知阻值為 R 的電阻，一個滑動變阻器，一只電流表，3個開關，導線若干．小明同學設計如圖所示的實驗電路，請你將實驗步驟補充完整．

（1）將滑動變阻器的滑片P置于

b

端；
（2）閉合開關S₁、S₂，調節滑動變阻器滑片 P 的位置，直到電流表的示數 I₁=

2.5V

R

 A，此時小燈泡正常發光，將數據記錄在表格中；
（3）

斷開開關S₂，閉合開關S₃，保持滑片P的位置不變，將電流表讀數I₂記錄在表格中

．
（4）計算小燈泡額定功率的表達式  P=

2.5（I₂-I₁）

 W；
（5）若將電流表換為一只電壓表，其它器材不變，請你設計一個實驗電路測量小燈泡的額定功率，要求在實驗過程中不能拆表，將電路圖畫在方框內．

Answer 1

分析：（1）在做電學實驗時，開關在閉合前，滑片必須打到最大阻值處；
（2）閉合開關S₁、S₂，此時燈泡與定值電阻并聯，故據并聯電壓的規律結合歐姆定律即可得出電流表的示數；
（3）想測量小燈泡的額定功率，即必須知道小燈泡的額定電壓和額定電壓下的電流，故該題在上一步的基礎上，斷開開關S₂，閉合開關S₃，燈泡和定值電阻的電壓不變，即燈泡仍正常發光，而此時電流表測的是它們的總電流，進而能計算出小燈泡在額定電壓下的電流；
（4）據電功率的計算公式P=UI計算即可；
（5）若將電流表換為一只電壓表，即該電路中沒有電流，即需要計算出電流來，故需要將燈泡和定值電阻串聯，即通過計算定值電阻的電流來獲得燈泡的電流；

解答：解：（1）開關在閉合前，滑片必須打到最大阻值處，由于此時滑動變阻器的滑片P在b端時接入電路的電阻最大，故需將滑片P置于b端；
（2）閉合開關S₁、S₂，此時燈泡與定值電阻并聯，電流表測的是定值電阻R的電流，且此時小燈泡正常發光，即小燈泡的 電壓是2.5V，由于并聯電路中各并聯支路的電壓是相等的，故定值電阻R兩端的電壓也是2.5V，故此時電流表的示數是：I=

2.5V

R

；
（3）在（2）的基礎上，只需斷開開關S₂，閉合開關S₃，保持滑片P的位置不變，將電流表讀數I₂記錄在表格中，故此時小燈泡中的電流是I=I₂-I₁；
（4）此時小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡中的電流還是I₂-I₁；故此時小燈泡的額定功率是P=UI=2.5（I₂-I₁）；
（5）如右圖，即需將定值電阻和燈泡串聯，調節滑片讓燈泡正常 發光，而后閉合不同的開關，達到能測出總電壓和燈泡電壓的目的，而后通過串聯電路中電壓特點計算出定值電阻的電壓，進而求出定值電阻的電流，即得出此時燈泡的電流．
故答案為：（1）b；（2）

2.5V

R

；（3）斷開開關S₂，閉合開關S₃，保持滑片P的位置不變，將電流表讀數I₂記錄在表格中；（4）P=2.5（I₂-I₁）；（5）見解析．

點評：熟悉串并聯電路中的電壓、電流的規律，并能利用歐姆定律和電功率的公式進行計算是解決該題的關鍵．