Question

（2013?江岸區(qū)模擬）在測定小燈泡額定功率的實驗中 （所用燈泡的額定電壓U₀=2.5V）．
（1）曉欣小組采用圖1的方案，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片P，燈都不亮，電流表示數(shù)始終為0，電壓表示數(shù)約為6V，則電路中出現(xiàn)的故障可能是

小燈泡斷路

；排除故障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到電壓表的示數(shù)為2.5V，觀察到電流表示數(shù)如圖2所示，則小燈泡的額定功率為

0.75

W．
（2）姚遠(yuǎn)小組設(shè)計了另一種實驗方案（其中電源電壓未知，電阻R的阻值已知）．

①電路如圖3所示，請你在圖4中按電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線連接好電路；
②開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P至任一位置，讀出電流表示數(shù)I₁；
③開關(guān)S拔到位置2，保持滑動變阻器的滑片位置不動，讀出電流表示數(shù)I₂先算出燈泡的電阻R_L=

I1R

I2-I1

（請你用所測的物理量表示），再根據(jù)P₀=U₀²/R_L，計算燈泡的額定功率．他們按此方案測量，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與真實值相差較大，原因是

燈泡兩端電壓不是額定電壓，電阻不是正常發(fā)光時的電阻

．仔細(xì)分析后，他們認(rèn)為要準(zhǔn)確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟2改為

將開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P，使電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

．

Answer 1

分析：（1）電壓表的示數(shù)為6V，說明電壓表接在電源兩端；電流表示數(shù)為零，說明電路斷路，因此根據(jù)電壓表和電流表確定斷路位置；讀出通過燈泡的額定電流，然后根據(jù)P=UI可求出燈泡的額定功率；
（2）①根據(jù)電路圖連接實物圖時，應(yīng)根據(jù)電路路徑一條一條支路連接且要注意一一對應(yīng)；
③根據(jù)開關(guān)S拔到位置1和開關(guān)S拔到位置2時，電路中三個用元件的連接方式?jīng)]有發(fā)生改變，由②可得燈泡兩端電壓U=I₁R，由③得燈泡電流I=I₂-I₁，然后根據(jù)歐姆定律可求燈泡電阻；
注意燈泡的額定功率只有燈泡在額定電壓下發(fā)光時的功率為額定功率；還要考慮燈絲的電阻隨溫度的改變而改變．

解答：解：（1）電流表無示數(shù)，說明電路斷路；又因為電壓表的示數(shù)為6V，說明電壓表接在電源兩端，因此電路故障為小燈泡斷路；
當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時，燈泡正常發(fā)光，則此時通過燈泡的電流為0.3A，故燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（2）①根據(jù)電路圖將燈泡與開關(guān)與閘刀相連的接線柱進(jìn)行連接，將接線柱1與電流表負(fù)接線柱或電源負(fù)極相連．如圖所示

③由②可得燈泡兩端電壓U=I₁R，而開關(guān)S由位置1拔到位置2時，電路中三個元件的連接方式?jīng)]有發(fā)生改變，所以此時燈泡兩端電壓仍然為U；
又∵L與R并聯(lián)
∴由③得燈泡電流I=I₂-I₁；
則燈泡電阻R_L=

I1R

I2-I1

．
③由于電流的熱效應(yīng)，當(dāng)燈泡發(fā)光時，燈絲的電阻會隨溫度升高而變大；當(dāng)燈泡兩端電壓不等于其額定電壓時，求出的電阻就不等于其正常發(fā)光時電阻，從而求出的功率就不是額定功率；
所以要想求燈泡額定功率，就必須讓燈泡兩端電壓等于額定電壓，即將開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P，使電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

．
故答案為：（1）小燈泡斷路，0.75；（2）

I1R

I2-I1

；燈泡兩端電壓不是額定電壓，電阻不是正常發(fā)光時的電阻；將開關(guān)S拔到位置1，移動滑片P，使電流表示數(shù)為I₁=

U0

R

．

點評：本題考查了學(xué)生對額定功率的理解，利用公式P=

U2

R

求額定電功率時，必須要注意燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，因此燈泡只有正常發(fā)光時的功率為額定功率，即R必須時正常發(fā)光時的電阻．