Question

16．在“測定小燈泡的額定電功率”的實(shí)驗(yàn)中，陽陽同學(xué)已連接好如下圖16所示的部分電路．其中電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為l0Ω．

（1）在陽陽所連接的電路中，有兩根導(dǎo)線還沒連好，請(qǐng)你幫他完成電路的連接（其他的導(dǎo)線不要變動(dòng)）．
（2）若實(shí)驗(yàn)室有三種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，分別是甲“10Ω 1A”、乙“20Ω  0.5A”、丙“50Ω  0.2A”，則陽陽應(yīng)選用乙（選填“甲”、“乙”或“丙”）．
（3）開關(guān)試觸時(shí)，若發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)較大，其故障原因可是小燈泡斷路．
（4）排除故障，陽陽實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)如圖b所示，為了測出小燈泡的額定功率，他應(yīng)該把滑片向A（填“A”或“B”）移動(dòng)．
（5）實(shí)驗(yàn)中陽陽測出了三組數(shù)據(jù)，記錄在表中．若第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的示數(shù)如圖c所示，此時(shí)的電流為0.36A

次數(shù)	1	2	3
U/V	2	2.5	3
I/A		0.4	0.42
亮度	暗→亮

（6）他測出小燈泡的額定功率是1W．
（7）陽陽想通過實(shí)驗(yàn)來比較燈泡“實(shí)際電流是額定電流一半時(shí)的電功率P₁”和“實(shí)際電壓是額定電壓一半時(shí)的電功率P₂”的大小，但陽陽的同學(xué)沒有通過實(shí)驗(yàn)也比較出了它們的大小，P₁小于P₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理明確實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖； 注采取“一上一下”的連接方法將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路；
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻，分析得出結(jié)論；
（3）常見電路故障由：斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（4）根據(jù)串聯(lián)的電流的分壓原理進(jìn)行分析，增大小燈泡兩端的電壓，需要減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，判斷滑片的移動(dòng)方向；
（5）先確定電流表的量程和最少分度值，再讀出示數(shù)；
（6）從表格中讀出電壓為2.5V時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算額定功率；
（7）如果燈泡電阻不隨溫度變化，則燈泡電壓為其額定電壓一半時(shí)的電流等于額定電流的一半，其實(shí)際功率等于額定功率的四分之一；實(shí)際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，所以燈泡實(shí)際電壓為額定電壓一半時(shí)的電流大于額定電流的一半，此時(shí)燈泡實(shí)際功率大于額定功率的四分之一；如果燈泡電阻不隨溫度變化而變化，電流等于額定電流一半時(shí)，燈泡實(shí)際功率等于額定功率的四分之一，實(shí)際上燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過燈泡電流為其額定電流一半時(shí)，燈泡電阻小于燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，則燈泡實(shí)際功率小于額定功率的四分之一．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器已接入下面的接線柱，再接入上面一個(gè)接線柱，如下圖：

（2）滑動(dòng)變阻器的下面接了右邊的接線柱，所以應(yīng)將滑片移至最左端即A端，使其阻值最大；
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V；
額定電流大約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5}{10}$=0.25A；
此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5}{0.24}$=14Ω；甲的電阻太小，丙的電阻太大，乙比較適合；
（3）電流表沒有示數(shù)，說明電路存在斷路，電壓表示數(shù)較大，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路．
（4）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$和串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)I₁=I₂可得，串聯(lián)的電流的分壓原理$\frac{{U}_{L}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{L}}{R}$，
小燈泡兩端的電壓為2V，要增大小燈泡兩端的電壓U_L為額定電壓2.5V，需要減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R，故滑片應(yīng)向A端移動(dòng)；
（5）電流表選擇0～0.6A量程，最少分度值為0.02A，所以示數(shù)為0.36A；
（6）電燈的額定電壓為2.5V，表格中對(duì)應(yīng)的電流為0.40A，故額定功率P=UI=2.5V×0.40A=1W．
（7）因?yàn)镻=I²R，
所以實(shí)際電流等于額定電流一半時(shí)，實(shí)際功率P₁＜$\frac{1}{4}$P_額，
因?yàn)镻=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
所以燈泡實(shí)際電壓為其額定電壓一半時(shí)，它的實(shí)際功率P₂＞$\frac{1}{4}$P_額；
故P₁＜P₂；
故答案為：（1）見上圖；（2）；（3）燈泡斷路；（4）A；（5）0.36；（6）1；（7）小于

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路的連接和滑動(dòng)變阻器使用以及電流表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，有一定的難度；靈活運(yùn)用電功率的計(jì)算公式是解題的關(guān)鍵．