Question

8．小麗做測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)（小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣）．

（1）如圖甲中只有一根導(dǎo)線的一個接頭接錯，請你在錯誤處打“×”，并在圖上改正．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)前，將圖中的滑動變阻器滑片調(diào)到最右（選填“左”或“右”），閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是C．
A、更換小燈泡    B、檢查電路是否斷路
C、移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（3）閉合開關(guān)，移動滑片P到某一點(diǎn)時，電壓表示數(shù)（如圖乙）為2.2V，若想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向左（選填“左”或“右”）端移動．某同學(xué)移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成如圖丙的U-I圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W，若考慮到電壓表，電流表都不是理想電表，測出小燈泡的額定功率比真實(shí)額定功率偏大（選填“偏大”或“偏小”）
（4）小天還想通過實(shí)驗(yàn)比較小燈泡“實(shí)際電流是額定電流一半時的電功率為P₁”和“實(shí)際電壓是額定電壓一半時的電功率P₂”，小天認(rèn)真思考后，很快得出結(jié)論：P_1＜P₂（選填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈的兩端，電流表串聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)為保護(hù)電路，連接電路時，變阻器連入電路中的電阻最大分析回答；
（3）由圖示電表確定其量程與分度值，然后讀出其示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓的關(guān)系，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理確定滑片的移動方向；由圖找出額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求額定功率；電流表測量通過燈與電壓表的總電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律分析；
（4）如果燈泡電阻不隨溫度變化，則燈泡電壓為其額定電壓一半時，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，其實(shí)際功率等于額定功率的四分之一；實(shí)際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，所以燈泡實(shí)際電壓為額定電壓一半時電阻小于燈正常工作時的電阻大小，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，此時燈泡實(shí)際功率大于額定功率的四分之一；
如果燈泡電阻不隨溫度變化而變化，電流等于額定電流一半時，根據(jù)P=I²R，燈泡實(shí)際功率等于額定功率的四分之一，實(shí)際上燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過燈泡電流為其額定電流一半時，燈泡電阻小于燈泡正常發(fā)光時的電阻，根據(jù)P=I²R，則燈泡實(shí)際功率小于額定功率的四分之一．

解答 解：（1）原電路中，電流表并聯(lián)在燈的兩端了，電壓表串聯(lián)在電路中了，是錯誤的，改正后如下所示：


（2）為保護(hù)電路，連接電路時，變阻器連入電路中的電阻最大，即滑片移動到最右端，此時電流中電流較小，電流表有法數(shù)，燈不發(fā)光，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，選C；
（3）圖乙中電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應(yīng)增大燈的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向左移動；
根據(jù)圖丙所示的I-U關(guān)系圖線可知，燈泡額定電壓2.5V對應(yīng)的電流為0.2A，小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
電壓表測量燈的電壓是準(zhǔn)確的，電壓表與燈并聯(lián)，電流表測量通過燈與電壓表的總電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，測出的電流偏大，根據(jù)P=UI求出的額定功率偏大；
（4）因通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI，燈的功率也增大，燈絲的溫度升高，電阻變大；反之，燈絲的電阻減小；
所以，當(dāng)燈泡實(shí)際電壓為額定電壓一半時的電阻小于燈正常工作時的電阻大��；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡實(shí)際電壓為其額定電壓一半時，它的實(shí)際功率P₂＞$\frac{1}{4}$P_額，…①
通過燈泡電流為其額定電流一半時，此時燈泡的電阻小于燈泡正常發(fā)光時的電阻，由P=I²R可知，
實(shí)際功率P₁＜$\frac{1}{4}$P_額…②，
由①②，故P₁＜P₂．
故答案為：（1）如上所示；
（2）右；C；
（3）2.2；左；0.5；偏大；
（4）＜．

點(diǎn)評 本題測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，考查電路的連接、操作過程、注意事項(xiàng)、誤差分析、影響電阻大小的因素及實(shí)際功率大小的比較，難度較大．