Question

2．小华测量小灯泡功率的实验，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）实验中所用电压表在未接入电路时表盘如图甲所示，在使用它测量前应进行的操作是将指针调零．
（2）小华连接的电路如图乙所示，其中有一根导线连接错误，导致开关没有闭合时电压表就有读数．请在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线，将其改正．
（3）正确连接电路后，当电压表示数达到额定电压时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为0.65W．
（4）据图丁可知，灯丝电阻随温度的升高而增大，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（大于/小于/等于）．
（5）如果实验过程中，电压表或电流表不慎损坏，能不能只用一只电表测出小灯泡的额定功率呢？小王同学设计了下列四个电路图，图中的电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U₀，且U＞U₀，定值电阻的阻值为R．在不改变电路连接的情况下，你认为能测出小灯泡额定功率的是图戊中的C．

Answer 1

分析 （1）电表在使用前要进行调零；
（2）此实验中，灯泡、电流表和滑动变阻器应串联，电压表应测灯泡两端电压，电流表测灯泡电流，根据图乙分析解答；
（3）由图丙电表读出其示数，然后由P=UI求出灯泡额定功率；
（4）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；
（5）小灯泡的额定功率等于额定电压和额定电流的乘积，小灯泡的额定电压U₀已知，关键是测出额定电流．可以不考虑S₁和滑动变电阻的作用，假设都是闭合状态，分别分析每个电路的开关及电流表和电压表的关系，看哪一个电路图能测量出灯泡的额定电流．

解答 解：
（1）由图甲所示可知，电压表未接入电路时指针没有指在零刻度线上，在使用前应对电压表进行调零，使指针指在零刻度线上．
（2）由图乙所示电路图可知，电压表连线错误，电压表、电源和滑动变阻器将电路连通了，所以在闭合开关前，电压表有示数，电压表应并联在灯泡两端，修改后的电路图如图所示：

（3）由图丙可知，电流表使用的是量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，
所以灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（4）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；
（5）A、S₂闭合S₃断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；S₂断开S₃闭合时，电流表把电阻短路；两个都闭合或断开时，电流表均无示数．测不出灯泡的额定电流，故不符合题意；
B、S₂闭合S₃断开，电压表测电灯两端的电压，其上端为正接线柱、下端为负接线柱；S₃闭合S₂断开，电压表测定值电阻R两端的电压，其上端为负接线柱，下端为正接线柱；电压表的两次接线方法相反，在不改变电路连接方式的情况下，无法进行测量，故不合题意；
C、开关处于1的位置，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U；开关处于2的位置，电压表测量的是灯泡的两端电压U₀，则小灯泡的电流为I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，小灯泡的额定功率表达式是P=U₀I=U₀$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，故符合题意；
D、开关处于1的位置，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量滑动电阻的电流；开关处于2的位置，电流表把小灯泡短路，测量的是通过电阻的电流．测不出灯泡的额定电流，该不符合题意．
故答案为：
（1）将指针调零（2）见上图；（3）0.65；（4）大于；（5）C．

点评 本此题是测量小灯泡的额定功率实验，考查了电表使用、连接电路、功率的计算，同时考查了比较灯泡实际功率大小，在特殊方法测功率中，判断能不能测出灯泡正常发光时流过它的电流是解题的关键．本题考查知识点多，综合性强，有一定难度．