Question

用实验测定额定电压为3V的小灯：泡的额定功率．可以选用的实验器材有：
①电压表V₁，量程3V；    
②电压表V₂，量程15V；
③电压为3V的电源；   
④电压为6V的电源；
⑤一个定值电阻R（R＜10Ω）；    
⑥额定电压：3V的灯泡（10Ω＜R_灯＜20Ω）；
⑦滑动变阻器R（R=20Ω）；
⑧一只单刀双掷开关和足够的导线．
（1）完成实验应该选用的器材是：______ （填器材代号）．
（2）用选用的器材设计一个电路，使电路连接好以后不再改变各元件的连接就能测出灯泡的额定功率，请把电路图画出．
（3）主要实验步骤和需要测定的物理量是：______．
（4）灯泡额定功率的表达式：P=______．

Answer

根据实验目的可知电源的电压应稍大于灯泡的额定电压，从而确定电源的电压和电压表的量程；因所给的器材无电流表，所以根据串联电路中各处的电流相等可知，需要串联定值电阻；还需要控制电路的开关和保护电路与灯泡串联的滑动变阻器，以及连接电路的导线；据此选择实验器材、设计电路图以及进行实验．
【解析】
（1）根据实验目的可知电源的电压应稍大于灯泡的额定电压3V，所以电源选6V，电压表选量程为15V；
因无电流表，根据串联电路的电流特点可知，电路中还需要串联一个定值电阻，控制电路的开关和保护电路的滑动变阻器，以及连接电路的导线；故完成实验应该选用的器材是②④⑤⑥⑦⑧．
（2）灯泡与定值电阻、保护电路的滑动变阻器串联在电源上，电压表和单刀双掷开关并联在灯泡即定值电阻的两端，如图所示：

（3）①使开关触点“1“和“2”连通，调节滑动变阻器R使电压表示数为3V；
②使开关触点“1”和“3”连通，读出电压表示数U．
（4）灯泡两端的电压为3V，电源的电压为U，所以定值电阻两端的电压为U-3V，电路中的电流为；
所以灯泡额定功率的表达式为：P=ULI=3V×．
故答案为：（1）②④⑤⑥⑦⑧；（2）电路图如上图所示；
（3）①使开关触点“1“和“2”连通，调节滑动变阻器R使电压表示数为3V；
②使开关触点“1”和“3”连通，读出电压表示数U；
（4）3V×．