Question

小明利用電流表和阻值為R₀的定值電阻，測量額定電流為0.3A的小燈泡L正常發光時的電功率P_L．他選擇了滿足實驗要求的實驗器材，并連接了部分實驗電路，如圖所示．
（1）為了測量出燈泡L的電功率，請只添加兩條導線完成圖所示的實驗電路的連接；
（2）請把小明的實驗步驟補充完整：
①斷開開關S₁、閉合開關S、S₂，移動滑動變阻器的滑片P，使______；保持滑動變阻器的滑片位置不變，斷開開關S₂、閉合開關S、S₁，記錄電流表的示數為I；
②請用R₀及實驗數據表示出P_L．P_L=______．

Answer 1

解：（1）通過開關的變化使電流表分別能測出燈泡及干路中的電流，如圖所示：
；
（2）①斷開開關S₁、閉合開關S、S₂，此時電流表測量通過燈泡的電流，所以應使電流表的示數為燈泡的額定電流0.3A；
②根據并聯電流的關系，則通過R₀的電流為I₀=I-0.3A；
小燈泡的額定電壓為：U_額=I₀R₀=（I-0.3A）?R₀；
所以小燈泡的額定功率P_L=U_額I_額=（I-0.3A）?R₀?0.3A=0.3A（I-0.3A）R₀
故答案為：（1）如上圖；（2）①電流表示數為0.3A并記錄；②0.3A（I-0.3A）R₀．
分析：（1）要測量小燈泡的電阻，需測出兩端的電壓及通過的電流，根據題目中給出的器材，缺少電壓表，所以應該用電流表和定值電阻來得出電壓與燈泡組成并聯電路；
通過調節開關的閉合使電流表分別測出燈泡的電流和干路電流，這樣便可得出定值電阻的電流，根據公式U=IR得出電壓值，要測燈泡的額定功率，則通過燈泡的電流應為其額定電流；
（2）①分析電路，此時電流表測通過燈泡的電流，應使通過燈泡的電流為額定電流；
②根據并聯電路電流的關系計算出通過R₀的電流，計算出電壓值，即小燈泡的額定電壓，則小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額．
點評：此題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了在沒有電壓表時的電路設計，一般采取替代法，通過定值電阻和電流表的示數得知電壓，所以組成并聯電路；
同時考查了有關額定功率的計算過程，涉及到了并聯電路電流、電壓的關系及歐姆定律．