Question

20．如图所示，小明在进行“测量小灯泡电功率”的实验，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表示数为零，则出现故障的原因可能是小灯泡短路．
（2）故障排除后，小明通过实验测得如下数据，分析数据可知灯泡的额定功率是0.5W．

实验次数	电压表示数U/V	电流表示数I/A
1	2.0	0.17
2	2.5	0.20
3	3.0	0.22

（3）小明想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率P₁”和“实际电流是额定电流一半时的电功率P₂”的大小，但小明的同学没有通过实验也比较出了它们的大小，P₁应大于P₂（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）常见的电路故障有断路与短路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因；
（2）根据P=UI求出灯泡的实际功率；
（3）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）灯泡不亮，可能是灯泡断路，或灯泡短路，或灯泡之外电路断路造成的；电流表有示数，说明电路通路；灯泡短路，电压表测导线电压，示数为零．综合分析可知，小灯泡短路；
（2）灯泡的额电功率P=UI=2.5V×0.20A=0.5W；
（3）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P₁＞$\frac{1}{4}$P_额；
因为P=I²R
所以实际电流等于额定电流一半时，实际功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_额；
故P₁＞P₂；
故答案为：（1）灯泡短路；（2）0.5；（3）大于．

点评 本此题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了连接电路过程中需注意的问题，功率的计算，同时考查了比较灯泡实际功率大小，有一定的难度．