Question

【題目】物理課上，老師讓同學們測一個額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率（電阻約為10Ω）。除了小燈泡，老師還提供的器材有：一個電源（電壓恒為4.5V）、一個銘牌標有“5Ω 1A”的滑動變阻器R1、一個銘牌標有“10Ω 1A”的滑動變陽器R2、一只電壓表（量程為0～3V，分度值0.1V）、一個開關、一個單刀雙擲開關、導線若干。請你幫同學們完成下列內容：

（1）在虛線框內畫出你所設計的電路圖并在圖上標出滑動變阻器的名稱；（電路不可重組）

（2）寫出主要實驗步驟及要測量的物理量；

（3）寫出小燈泡額定功率的數學表達式。（用已知量和測得量表示）

Answer 1

【答案】（1）（2）見解析（3）見解析

【解析】

測小燈泡的額定功率，不能忽略溫度對燈絲電阻的影響，所以只能使燈在正常工作的狀態下測算有關的物理量；因沒有電流表，電壓表和已知電阻（滑動變阻器最大值）組合起來測量電流的作用：將燈與已知電阻的電阻（滑動變阻器最大值）、另一滑動變阻器串聯在電路中，用電壓表測兩端電壓，調節另一滑動變阻器使燈泡電壓達到額定電壓，通過開關的轉換再用電壓表測的總電壓，由串聯電路特點和歐姆定律得到燈泡正常發光電流，從而由P=UI計算出燈泡的額定功率．由此設計電路并寫出實驗步驟，最后得出表達式．

（1）燈泡額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，燈泡正常發光電流約為：I

0.25A，若選用R1做已知阻值電阻，燈泡正常發光時，燈與R1的總電壓：U=I（RL+R1）=0.25A×（10Ω+5Ω）=3.75V，電源電壓恒為4.5V，兩端電壓為4.5V，電壓表量程為0～3V，故應將電壓表并聯到兩端；若選用R2做已知阻值電阻，燈泡正常發光時，燈與R2的總電壓：U=I（RL+R2）=0.25A×（10Ω+10Ω）=5V，故排除這種情況，所以選擇R1作為已知阻值電阻與燈泡串聯，由分析，結合以上滑動變阻器的選擇，設計實驗電路圖如圖所示：

（2）由分析設計實驗步驟：①按圖連接電路，將R1的滑片調到最大值處并保持不變，閉合開關S1、S2接b，調節滑動變阻器R2的滑片，使電壓表示數為4.5V2.5V=2V，此時燈正常發光；②保持R1 R2的滑片不動，閉合S1， S2接a，記下此時電壓表示數U′則通過R1

的電流為，根據串聯電路中電流處處相等，。

（3）燈泡的額定功率：P額=U額=2.5V×。