Question

在—次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线，如图．实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化．

(1)小张同学设计的实验电路图如图，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线．

(2)写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量(物理量用字母表示)．

(3)本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=_______________．

(4)若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为—只电压表，请你重新设计—个实验电路图，测量小灯泡的额定功率(将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤)．   

Answer

（1）

(2)利用图所示电路测定小灯泡额定功率的实验步骤是：①计算出R两端电压等于灯泡L的额定电压时，通过它的电流；②S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表示数为(此时灯泡L两端电压为)；③保持滑动变阻器的滑片位置不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I．(灯泡L和电阻R并联电路的干路电流)

(3)小灯泡的额定功率.

(4)若将图所示器材中的电流表改换为电压表，要测量灯泡L的额定功率，电压可用电压表直接测量，电流就需要进行间接测量．可将灯泡L和电阻R串联，测量两个不同的电压值，最后计算出灯泡的额定功率．可以测量出小灯泡的额定功率的实验电路图如图所示．(实验步骤和灯泡额定功率的表达式读者自己分析、设计和写出)

【解析】本题是特殊方法测量电阻，只有电流表时，需要用开关的断开和闭合来改变电流表的示数，从而根据已知电阻的阻值和电流表的示数计算出小灯泡的额定功率。由电路图可以看出，单刀双掷开关的动触片接触点1时，灯泡L和电阻R并联，电流表测R中的电流；开关的动触片接触点2时，灯泡L和电阻R仍然并联，电流表测干路中的电流．由于只有电流表而没有电压表，灯泡两端的电压测量问题需要转化为电流测量问题，然后利用欧姆定律计算出灯泡两端电压．利用图所示电路测定小灯泡额定功率的实验步骤是：①计算出R两端电压等于灯泡L的额定电压时，通过它的电流；②S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表示数为(此时灯泡L两端电压为)；③保持滑动变阻器的滑片位置不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I．(灯泡L和电阻R并联电路的干路电流)

思路分析：将开关接触1的位置时移动滑动变阻器，使灯泡正常发光，记录电流表的示数，根据电阻的阻值和电流表的示数计算灯泡正常发光的电压；然后将开关接触2的位置，保持滑动变阻器的滑片不动，此时电流表测量的干路的总电流。计算出通过灯泡的电流，再根据公式P=UI计算额定功率。

试题