Question

8．小明学习了电功率后，用额定电压分别为2.5V、6V的灯泡L₁和L₂设计了如图所示的电路图，来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关．

（1）探究L₁的亮度时，只闭合S、S₁，发现电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是：L₁断路排除故障后，继续实验，收集的数据及现象如表一．
表一

	电压/V	电流/A	亮暗情况
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	较亮
3	2.5	0.28	亮

表二

	电压/V	电流/A	亮暗情况
4	1	0.28	很暗
5	2.5	0.38	暗
6	6	0.72	很亮

（2）探究L₂的亮度时，只闭合S、S₂，进行实验，收集的数据及现象如表二．
（3）分析两表可知，同一规格的小灯泡发光亮度与实际功率有关．
【拓展】完成探究后，小明用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱（）各1个，2个开关及若干条导线，对额定电流为0.1A的小灯泡的额定功率进行了测定．请在虚线框内画出他设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达式．

实验步骤：①根据电路图连接实物电路图；②只闭合S₁，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.1A；③断开S₁，闭合S₂，滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为0.1A时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R；
表达式：P_额=（0.1A）²R．

Answer 1

分析 （1）只闭合S、S₁，L₁与滑动变阻器串联，电压表测L₁两端电压，电流表测电路中电流．电流表无示数，可能电路出现了断路，再由电压表有示数分析故障原因；
（3）根据表中数据，由P=UI分析得到结论；
【拓展】：测灯泡额定功率需要测出灯泡的额定电流与额定电压，现在只有电流表而没有电压表，可以把灯泡与电阻箱并联，测出灯泡正常发光时通过电阻箱的电流，读出电阻箱的阻值，由欧姆定律及并联电路特点求出灯泡正常发光时的电压，然后由电功率公式求出灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）由图1可知，当只闭合S、S₁，L₁与滑动变阻器串联，电压表测L₁两端电压，电流表测电路中电流．
电流表无示数，可能电路出现了断路，电压表的示数，说明电压表到电源间是通路，则故障可能是L₁断路了；
（3）根据P=UI，由两表中实验数据可知，同一规格的灯泡电压越大，电流越大，其实际功率越大，灯泡越亮．所以可得结论：同一规格的小灯泡发光亮度与实际功率有关；
【拓展】
实验电路：只用电流表而没有电压表测灯泡额定功率的实验电路图如图所示：
；
实验步骤：
①根据电路图连接实物电路图；
②只闭合S₁，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.1 A；
③断开S₁，闭合S₂，滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为0.1 A时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R．
灯泡的额定功率：
由实验步骤可知，灯泡正常发光时的电阻为R，
则灯泡的额定功率：P_额=I_额²R=（0.1A）²R．
故答案为：（1）L₁断路；（3）实际功率；
【拓展】实验步骤：①根据电路图连接实物电路图；②只闭合S₁，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.1 A；③断开S₁，闭合S₂，滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为0.1 A时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R．
（0.1A）²R．

点评 本题考查了电路故障分析、实验数据处理、实验设计等问题，拓展部分是本题的难点，应用等效法测出灯泡电阻然后应用电功率公式即可求出灯泡额定功率，知道实验的实验原理是正确解题的关键．