Question

9．某中学初三的同学们正在分组完成“测量小灯泡的电功率”的实验
（1）小华用如图所示电路测量“2.5V”小灯泡的功率，其正常发光时的电阻约8欧，用笔画线代替导线，完成实物连接电路．
（2）小华完成实验记录数据如表一．在整理数据时他发现其中一个明显的错误，请指出并改正第1次实验数据电流值错误，应为0.20；
表一

次数	灯泡两端电压U/V	通过灯丝电流I/A	灯泡电功率P/W	灯泡发光情况
1	2.00	1.00
2	2.50	0.24
3	3.00	0.28

（3）另一小组的小刚完成的实验数据如表二，他与小华交流时发现了表一与表二的不同，对此同学们开始了热烈的讨论：小丽认为，为达到不同的目的，两人的做法都合理；小亮认为小华的做法合理，小刚对功率取平均值无意义．请你对小华和小刚的实验发表见解小华的做法正确，小刚的做法是错误的．灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下的功率，当滑动变阻器阻值变化时，灯泡两端的电压也变化，功率也变化，计算实际功率的平均值为额定功率是错误的．．
表二

实验序号	灯泡两端电压U/V	通过灯丝电流I/A	灯泡电功率P/w	灯泡发光情况	灯泡的额定功率P/w
1	3.8	0.30	1.140	正常	P=$\frac{1.140+1.102+1.178}{3}$=1.140
2	3.8	0.29	1.102	正常
3	3.8	0.31	1.178	正常

（4）大家还想进一步研究实际功率与电流电压的关系．实验后，小明从实验数据中发现“实际电压是额定电压一半时的电功率P₁”不等于“实际电流是额定电流一半时的电功率P₂”，小亮很奇怪，这两个实际功率不应该相等吗．为了解释这一现象，小梅没有做实验，除了相关公式，根据一条物理规律灯泡电阻会随温度升高而增大，分析也得出了小明的结论：P₁大于P₂．（选填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）使用电流表、电压表测量电路电流或电压时，在不超量程的前提下，应该选择小量程，精确度更高，误差较小；
（2）小灯泡正常工作电流小于0.3A，所以电流表的量程为0～0.6A，大于0.6A的电流读数都属于明显的错误数据；
（3）灯泡两端的电压不同，灯泡的功率不同，只有在额定电压下的功率才是额定功率；
（4）如果灯泡电阻不随温度变化，则U_L=$\frac{1}{2}$U_额时的电流I=$\frac{1}{2}$_额，其P_实=$\frac{1}{4}$P_额；实际上灯泡电阻随温度升高而增大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析实际功率与额定功率的关系；
如果灯泡电阻不随温度变化而变化，I_L=$\frac{1}{2}$I_额时，灯泡实际功率P_实=$\frac{1}{4}$P_额；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，根据根据P=I²R分析实际功率与额定功率的关系；

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选择0～3V量程，小灯泡正常发光时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，电流表选择0～0.6A量程，串联在电路中；如下图所示：

（2）小灯泡正常工作电流小于0.3A，所以电流表的量程为0～0.6A，所以读出数据1.0A是错误的．
根据第2次实验知，电流小于0.24A，应该是量程读错了，按照0～3A量程读的．指针位置相同时，0～3A量程的读数是0～0.6A量程的读数的5倍，所以灯泡的正常工作电流为0.20A；
（3）小华的做法正确，小刚的做法是错误的．灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下的功率，当滑动变阻器阻值变化时，灯泡两端的电压也变化，功率也变化，计算实际功率的平均值为额定功率是错误的．
（4）灯泡电阻会随温度升高而增大，所以在实际电压或电流低于额定电压或额定电流时，灯泡电阻减小．
因为P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
所以灯泡实际电压为其额定电压一半时，灯泡电阻减小，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，灯泡电阻减小，实际功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_额，
故P₁＞P₂．
故答案为：（1）见上图；
（2）第1次实验数据电流值错误，应为0.20；
（3）小华的做法正确，小刚的做法是错误的．灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下的功率，当滑动变阻器阻值变化时，灯泡两端的电压也变化，功率也变化，计算实际功率的平均值为额定功率是错误的．
（4）灯泡电阻会随温度升高而增大；大于．

点评 本题考查了实物图的连接、欧姆定律的应用、电表读出、串联电路的特点和电功率公式的应用等知识掌握情况．灯泡只有在额定电压下的功率才与额定功率相等．