Question

用伏安法測額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率．若實(shí)驗(yàn)器材改為如下：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（電路圖符號）、一個(gè)開關(guān)、干電池（電源電壓約6V）、導(dǎo)線和一個(gè)電壓表．
（1）請用以上器材設(shè)計(jì)一個(gè)測量燈泡的額定電功率的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）寫出簡單的步驟（包括所測物理量）和表達(dá)式
（3）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)寫出該小燈泡的正常電阻的表達(dá)式

2.5V×

R

U

（4）小明想利用以上的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：“當(dāng)通過電阻的電流保持不變時(shí)，電阻兩端的電壓與該電阻的阻值成正比”．
小明設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路圖．他的方法是：用R₁=5Ω的電阻作為電路保護(hù)電阻（以免不小心將電阻箱的阻值調(diào)至零時(shí)，電源被短路），改變電阻箱的阻值，記下每次對應(yīng)的電壓表示數(shù)．小明發(fā)現(xiàn)，電阻兩端的電壓與該電阻的阻值并不成正比．請你對小明的實(shí)驗(yàn)方法做出評價(jià)：

小明的方法行不通，因?yàn)闆]有控制電流不變

．

Answer 1

分析：用伏安法來測量功率，利用串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn)，讓燈與電阻箱串聯(lián)，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值使燈的電壓為2.5V，讀出電阻箱的阻值；再用電壓表測出此時(shí)電阻箱兩端的電壓，由歐姆定律計(jì)算出電路中的電流，利用P=UI和所測物理量表示出燈的額定功率；利用R=

U

I

和已知的、測量的物理量表示出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
當(dāng)用該電路探究“當(dāng)通過電阻的電流保持不變時(shí)，電阻兩端的電壓與該電阻的阻值成正比”，無法控制電路中電流不變；

解答：解：（1）利用伏安法測量燈的功率．用導(dǎo)線把燈、電阻箱、開關(guān)、電源串聯(lián)，電壓表與燈并聯(lián)．如圖：
（2）步驟：①連接電路，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電阻箱的示數(shù)R；②再把電壓表接在虛線的位置上讀出此時(shí)電阻箱兩端的電壓U．則燈泡的額定功率的表達(dá)式：P=2.5V×

U

R

；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R=

U

I

=2.5V×

R

U

；
（4）小明的方法行不通，因?yàn)闆]有控制電流不變．
故答案為（3）2.5V×

R

U

；（4）小明的方法行不通，因?yàn)闆]有控制電流不變．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)及伏安法測量燈的額定功率．注意要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈的電壓為2.5V后，再去測量電阻箱兩端的電壓，才能求得燈的額定功率．