Question

13．問題解決：
給你一個電流表、一個燈泡、一個已知阻值的電阻R₀，一個未知電壓的電源、一個單刀雙擲開關(guān)和導(dǎo)線若干，請設(shè)計一個測出燈發(fā)光時功率的電路（測量時不能拆卸）．畫出電路圖并寫出相應(yīng)的步驟和數(shù)學(xué)表達(dá)式？
（1）如圖所示連接電路
（2）將開關(guān)S撥至1時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測的是定值電阻R₀的電流，讀出示數(shù)為I₁
（3）將開關(guān)S撥至2時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，讀出示數(shù)為I₂ 
（4）表達(dá)式P=I₁R₀（I₂-I₁）．

Answer 1

分析 要測燈泡的功率，根據(jù)P=UI可知應(yīng)用電流表測出通過燈泡中的電流、電壓表測出其兩端的電壓；
實驗中無電壓表、有定值電阻，可根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點設(shè)計電路，即先用電流表測出通過定值電阻的電流，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出定值電阻兩端的電壓，再用電流表測出并聯(lián)電路的電流，進(jìn)一步根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的功率．

解答 解：（1）如圖所示連接電路，使小燈泡和電阻并聯(lián)，利用單刀雙擲開關(guān)分別控制兩條支路，同時使電流表測量定值電阻中的電流和干路中的電流，電路圖如下：

（2）將開關(guān)S撥至1時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測的是定值電阻R₀的電流，讀出示數(shù)為I₁；
（3）將開關(guān)S撥至2時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，讀出示數(shù)為I₂；
（4）由上知，燈泡與電阻并聯(lián)，所以燈泡兩端的電壓U=U₀=I₁R₀；
通過燈泡的電流I=I₂-I₁，所以燈泡的功率：P=UI=I₁R₀（I₂-I₁），
則燈泡的功率表達(dá)式為：P=I₁R₀（I₂-I₁）．
故答案為：（1）電路圖如上圖所示；（2）將開關(guān)S撥至1時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測的是定值電阻R₀的電流，讀出示數(shù)為I₁；
（3）將開關(guān)S撥至2時，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，讀出示數(shù)為I₂；
（4）P=I₁R₀（I₂-I₁）．

點評 本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功率計算公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道電路圖分析出無電壓表、有定值電阻時測未知電阻實驗的原理，對學(xué)生的分析能力要求較高．