Question

7．小明取来一个标有“2.5V“字样的小灯泡．测量其不同电压下的电功率．
①正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮．电压表有示数，电流表指针几乎不动．产生这种现象的原因是灯泡断路．
②排除故障．继续实验．如图甲所示是某次实验电流表的示数为0.1A．最后根据实验数据画出I-U图象（如图乙）．根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为0.625W．
③通过分析I-U图象，发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大．其原因是灯丝电阻受温度影响．
完成上述实验后．包博又重新设计了电路（如图丙），测量另一个小灯泡的额定功率．这个小灯泡正常工作的电流为I₁请完成实验步骤（己知电源电压为U）．
①只闭合开关S₁，移动滑动变阻器R₂的滑片．使电流表示数为I₁．
②只闭合开关S₂，保持滑动变阻器R₂的滑片位置不变，调节滑动变阻器R₁的滑片使电流表示数为I₁；再将滑动变阻器R₂的滑片调到最左端，读出电流表的示数为I₂．
③则小灯泡的额定功率表达式为P_额=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 ①电流表指针几乎不动，说明电路中电阻很大，可能是断路了；电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中无断路．由此分析原因；
②根据电流表量程和分度值读出电流表示数；由图象读出灯泡正常发光时的电流，由P=UI计算其正常发光的功率；
③灯丝的电阻是变化的，会随温度的升高而增大；
读题明确此实验的原理是利用替代法，测出灯泡的电阻，再通过电功率的变形公式P=I²R可计算小灯泡的额定功率．

解答 解：
①电流表指针几乎不动，可能是断路了；电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中是通路，所以故障的原因可能是灯泡断路了；
②读图甲可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.1A．电流表此时的读数为0.1A；
读图乙可得，当电压为2.5V时，电路中的电流为0.25A，
所以小灯泡正常发光时的功率为：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
③过分析I-U图象，发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大，其原因是灯丝电阻受温度影响，温度越高，灯丝电阻越大；
分析实验的原理可以得出其具体的步骤为：
①只闭合开关S₁，移动滑动变阻器R₂的滑片，使电流表示数为I₁；
②只闭合开关S₂，保持滑动变阻器R₂的滑片位置不变，调节滑动变阻器R₁的滑片使电流表示数为I₁；
再将滑动变阻器R₂的滑片调到最左端，读出电流表的示数为I₂；
③则小灯泡的电阻与变阻器R₁此时的电阻相同，即R_L=$\frac{U}{{I}_{2}}$，
小灯泡的额定功率P_额=I₁²R_灯=I₁²•$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．
故答案为：
①灯泡断路；②0.1；0.625；③灯丝电阻受温度影响；
①I₁；②调节滑动变阻器R₁的滑片；③$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

点评 本题考查了“测量小灯泡电功率”，运用了两种不同的测量方法，要求我们对实验的原理、注意事项、欧姆定律及电功率的变形公式等有一个全面的了解和掌握，考查内容多，有一定难度．