Question

用實驗測定額定電壓為3V的小燈：泡的額定功率．可以選用的實驗器材有：
①電壓表V₁，量程3V；    
②電壓表V₂，量程15V；
③電壓為3V的電源；   
④電壓為6V的電源；
⑤一個定值電阻R₀（R₀＜10Ω）；    
⑥額定電壓：3V的燈泡（10Ω＜R_燈＜20Ω）；
⑦滑動變阻器R（R=20Ω）；
⑧一只單刀雙擲開關和足夠的導線．
（1）完成實驗應該選用的器材是：

②④⑤⑥⑦⑧

 （填器材代號）．
（2）用選用的器材設計一個電路，使電路連接好以后不再改變各元件的連接就能測出燈泡的額定功率，請把電路圖畫出．
（3）主要實驗步驟和需要測定的物理量是：

①使開關觸點“1“和“2”連通，調節滑動變阻器R使電壓表示數為3V．
②使開關觸點“1”和“3”連通，讀出電壓表示數U．

．
（4）燈泡額定功率的表達式：P=

3V×

U-3V

R

．

Answer 1

分析：根據實驗目的可知電源的電壓應稍大于燈泡的額定電壓，從而確定電源的電壓和電壓表的量程；因所給的器材無電流表，所以根據串聯電路中各處的電流相等可知，需要串聯定值電阻；還需要控制電路的開關和保護電路與燈泡串聯的滑動變阻器，以及連接電路的導線；據此選擇實驗器材、設計電路圖以及進行實驗．

解答：解：（1）根據實驗目的可知電源的電壓應稍大于燈泡的額定電壓3V，所以電源選6V，電壓表選量程為15V；
因無電流表，根據串聯電路的電流特點可知，電路中還需要串聯一個定值電阻，控制電路的開關和保護電路的滑動變阻器，以及連接電路的導線；故完成實驗應該選用的器材是②④⑤⑥⑦⑧．
（2）燈泡與定值電阻、保護電路的滑動變阻器串聯在電源上，電壓表和單刀雙擲開關并聯在燈泡即定值電阻的兩端，如圖所示：

（3）①使開關觸點“1“和“2”連通，調節滑動變阻器R使電壓表示數為3V；
②使開關觸點“1”和“3”連通，讀出電壓表示數U．
（4）燈泡兩端的電壓為3V，電源的電壓為U，所以定值電阻兩端的電壓為U-3V，電路中的電流為

U-3V

R

；
所以燈泡額定功率的表達式為：P=U_LI=3V×

U-3V

R

．
故答案為：（1）②④⑤⑥⑦⑧；（2）電路圖如上圖所示；
（3）①使開關觸點“1“和“2”連通，調節滑動變阻器R使電壓表示數為3V；
②使開關觸點“1”和“3”連通，讀出電壓表示數U；
（4）3V×

U-3V

R

．

點評：本題考查了根據實驗目的選擇實驗器材，設計電路圖，電壓表和電流表的讀數，功率計算等．在電學中是比較簡單的實驗題，掌握基礎知識很重要．