Question

13．现有：小灯泡（其电阻不是定值）、电源（电压大于小灯泡的额定电压）、已知阻值为R₀的定制电阻、滑动变阻器、导线若干、单刀双掷开关、电压表，请设计实验测量小灯泡的额定功率．
（1）推导出测量小灯泡功率的数学表达式；
（2）说明测量步骤．（若配图说明，图画在方框内）．

Answer 1

分析 本题中没有电流表，但给出可以得知阻值的电阻箱，根据测电功率的原理P=UI，要想计算出小灯泡的额定功率，利用电压表测量灯泡两端的电压，要想求出电路中的电流，需要知道已知电阻两端的电压，利用单刀双掷开关以及电压表测出定值电阻两端的电压，然后根据欧姆定律计算出通过灯泡中的电流便可．由此解答．

解答 解：
（1）由分析，将定值电阻、灯泡以及滑动变阻器串联起来，单刀双掷开关控制电压表测量灯泡两端电压和定值电阻和灯泡两端的总电压，如图所示：
；
（2）测量步骤：
①将单刀双掷开关拨到“2”，调节滑动变阻器P使电压表示数等于灯光的额定电压U_L；
②保持滑片位置不变，将开关拨到“1”位置，读出电压表的示数为U；
计算出小灯泡的电功率：
电路中的电流I=$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$，
则P_额=U_LI=$\frac{{U}_{L}（U-{U}_{L}）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）P_额=$\frac{{U}_{L}（U-{U}_{L}）}{{R}_{0}}$；
（2）电路图见上图；
步骤：①将单刀双掷开关拨到“2”，调节滑动变阻器P使电压表示数等于灯光的额定电压U_L；
②保持滑片位置不变，将开关拨到“1”位置，读出电压表的示数为U．

点评 没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出被测电阻；
没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻．