Question

16．在“测定小灯泡的额定电功率”的实验中，阳阳同学已连接好如下图16所示的部分电路．其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为l0Ω．

（1）在阳阳所连接的电路中，有两根导线还没连好，请你帮他完成电路的连接（其他的导线不要变动）．
（2）若实验室有三种规格的滑动变阻器，分别是甲“10Ω 1A”、乙“20Ω  0.5A”、丙“50Ω  0.2A”，则阳阳应选用乙（选填“甲”、“乙”或“丙”）．
（3）开关试触时，若发现电流表无示数，电压表示数较大，其故障原因可是小灯泡断路．
（4）排除故障，阳阳实验时，发现电压表示数如图b所示，为了测出小灯泡的额定功率，他应该把滑片向A（填“A”或“B”）移动．
（5）实验中阳阳测出了三组数据，记录在表中．若第1次实验时电流表的示数如图c所示，此时的电流为0.36A

次数	1	2	3
U/V	2	2.5	3
I/A		0.4	0.42
亮度	暗→亮

（6）他测出小灯泡的额定功率是1W．
（7）阳阳想通过实验来比较灯泡“实际电流是额定电流一半时的电功率P₁”和“实际电压是额定电压一半时的电功率P₂”的大小，但阳阳的同学没有通过实验也比较出了它们的大小，P₁小于P₂（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理明确实验实物图； 注采取“一上一下”的连接方法将滑动变阻器串联接入电路；
（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；计算出灯泡正常发光时，滑动变阻器的电阻，分析得出结论；
（3）常见电路故障由：断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因；
（4）根据串联的电流的分压原理进行分析，增大小灯泡两端的电压，需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，判断滑片的移动方向；
（5）先确定电流表的量程和最少分度值，再读出示数；
（6）从表格中读出电压为2.5V时的电流，由P=UI计算额定功率；
（7）如果灯泡电阻不随温度变化，则灯泡电压为其额定电压一半时的电流等于额定电流的一半，其实际功率等于额定功率的四分之一；实际上灯泡电阻随温度升高而增大，所以灯泡实际电压为额定电压一半时的电流大于额定电流的一半，此时灯泡实际功率大于额定功率的四分之一；如果灯泡电阻不随温度变化而变化，电流等于额定电流一半时，灯泡实际功率等于额定功率的四分之一，实际上灯泡温度越低，灯泡电阻越小，通过灯泡电流为其额定电流一半时，灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻，则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一．

解答 解：（1）滑动变阻器已接入下面的接线柱，再接入上面一个接线柱，如下图：

（2）滑动变阻器的下面接了右边的接线柱，所以应将滑片移至最左端即A端，使其阻值最大；
当灯泡正常发光时，变阻器两端的电压U_滑=6V-2.5V=3.5V；
额定电流大约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5}{10}$=0.25A；
此时滑动变阻器的电阻应为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5}{0.24}$=14Ω；甲的电阻太小，丙的电阻太大，乙比较适合；
（3）电流表没有示数，说明电路存在断路，电压表示数较大，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的灯泡断路．
（4）根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$和串联电路的电流特点I₁=I₂可得，串联的电流的分压原理$\frac{{U}_{L}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{L}}{R}$，
小灯泡两端的电压为2V，要增大小灯泡两端的电压U_L为额定电压2.5V，需要减小滑动变阻器接入电路的阻值R，故滑片应向A端移动；
（5）电流表选择0～0.6A量程，最少分度值为0.02A，所以示数为0.36A；
（6）电灯的额定电压为2.5V，表格中对应的电流为0.40A，故额定功率P=UI=2.5V×0.40A=1W．
（7）因为P=I²R，
所以实际电流等于额定电流一半时，实际功率P₁＜$\frac{1}{4}$P_额，
因为P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
所以灯泡实际电压为其额定电压一半时，它的实际功率P₂＞$\frac{1}{4}$P_额；
故P₁＜P₂；
故答案为：（1）见上图；（2）；（3）灯泡断路；（4）A；（5）0.36；（6）1；（7）小于

点评 本题考查了电路的连接和滑动变阻器使用以及电流表的读数、电功率的计算，涉及的知识点较多，有一定的难度；灵活运用电功率的计算公式是解题的关键．