Question

7．小明取來一個(gè)標(biāo)有“2.5V“字樣的小燈泡．測(cè)量其不同電壓下的電功率．
①正確連接電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮．電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不動(dòng)．產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是燈泡斷路．
②排除故障．繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．如圖甲所示是某次實(shí)驗(yàn)電流表的示數(shù)為0.1A．最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出I-U圖象（如圖乙）．根據(jù)圖象求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為0.625W．
③通過分析I-U圖象，發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻隨電壓升高逐漸變大．其原因是燈絲電阻受溫度影響．
完成上述實(shí)驗(yàn)后．包博又重新設(shè)計(jì)了電路（如圖丙），測(cè)量另一個(gè)小燈泡的額定功率．這個(gè)小燈泡正常工作的電流為I₁請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)步驟（己知電源電壓為U）．
①只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片．使電流表示數(shù)為I₁．
②只閉合開關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的滑片使電流表示數(shù)為I₁；再將滑動(dòng)變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₂．
③則小燈泡的額定功率表達(dá)式為P_額=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 ①電流表指針幾乎不動(dòng)，說明電路中電阻很大，可能是斷路了；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩個(gè)接線柱和電源的兩極連接的電路中無斷路．由此分析原因；
②根據(jù)電流表量程和分度值讀出電流表示數(shù)；由圖象讀出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算其正常發(fā)光的功率；
③燈絲的電阻是變化的，會(huì)隨溫度的升高而增大；
讀題明確此實(shí)驗(yàn)的原理是利用替代法，測(cè)出燈泡的電阻，再通過電功率的變形公式P=I²R可計(jì)算小燈泡的額定功率．

解答 解：
①電流表指針幾乎不動(dòng)，可能是斷路了；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的兩個(gè)接線柱和電源的兩極連接的電路中是通路，所以故障的原因可能是燈泡斷路了；
②讀圖甲可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.1A．電流表此時(shí)的讀數(shù)為0.1A；
讀圖乙可得，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電路中的電流為0.25A，
所以小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
③過分析I-U圖象，發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻隨電壓升高逐漸變大，其原因是燈絲電阻受溫度影響，溫度越高，燈絲電阻越大；
分析實(shí)驗(yàn)的原理可以得出其具體的步驟為：
①只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)為I₁；
②只閉合開關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的滑片使電流表示數(shù)為I₁；
再將滑動(dòng)變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
③則小燈泡的電阻與變阻器R₁此時(shí)的電阻相同，即R_L=$\frac{U}{{I}_{2}}$，
小燈泡的額定功率P_額=I₁²R_燈=I₁²•$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．
故答案為：
①燈泡斷路；②0.1；0.625；③燈絲電阻受溫度影響；
①I₁；②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的滑片；③$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了“測(cè)量小燈泡電功率”，運(yùn)用了兩種不同的測(cè)量方法，要求我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、注意事項(xiàng)、歐姆定律及電功率的變形公式等有一個(gè)全面的了解和掌握，考查內(nèi)容多，有一定難度．