Question

19．一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为8Ω，小科想测量它的额定功率，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω　 1A”和“50Ω　 0.5A”的滑动变阻器2个，导线若干．
（1）小明设计了如图所示电路，他应选用规格为50Ω0.5A的滑动变阻器．
（2）正确连接电路并正确操作后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数但比较小，那么接下来应进行的操作是应移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光．
（3）小科测量实验时，部分实验数据和现象如表，由于小科粗心大意，没有记录灯泡正常发光时电流表示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=$\frac{{U}_{2}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W．请你判断小灯泡的额定功率应＜（选填“＞”、“=”、“＜”）1.25W．

实验次数	电压表示数/V	电流表示数/A	灯泡亮度
1	1	0.2	较暗
2	2.5	/	正常发光
3	6	0.3	不发光

Answer 1

分析 （1）由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，由串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器．
（2）在闭合开关前，应该把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处；发现电压表、电流表均有示数，说明电路完好，小灯泡不亮，说明是由电路中电流很小，灯泡的实际功率太小造成的，通过减小滑动变阻器的阻值来使灯泡发光；
（3）根据灯丝的电阻随温度的升高而增大进行分析；

解答 解：（1）灯泡正常发光时，通过其的电流约是I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，
此时滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑动变阻器接入电路的电阻：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.3A}$≈11.7Ω＞10Ω，
所以应选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）该同学在开关闭合后，发现电压表、电流表均有示数，说明电路无断路现象，但小灯泡不亮，说明此时滑动变阻器的电阻太大，造成小灯泡的实际功率太小，所以应移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光；
（3）根据表格中数据知，电压越大，电流值越大，根据P=UI，灯泡的功率越大，根据灯泡的亮暗关系可得灯泡实际功率越大，灯泡越亮，灯丝的温度越高，由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以当电压为2.5V时，灯丝的电阻应大于10Ω，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，此时的电功率应小于0.625W．
故答案为：（1）50Ω0.5A；（2）应移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光；（3）＜．

点评 此题是测量小灯泡的额定功率，主要考查了滑动变阻器的使用，同时考查对实验数据的分析及电功率公式的应用，其中涉及了灯丝电阻与温度的关系，考查得比较全面．