Question

在測定小燈泡額定功率的實驗中 （所用燈泡的額定電壓U=2.5V）．
（1）曉欣小組采用圖1的方案，閉合開關后，發(fā)現無論怎樣移動滑片P，燈都不亮，電流表示數始終為0，電壓表示數約為6V，則電路中出現的故障可能是    ；排除故障后，調節(jié)滑動變阻器，直到電壓表的示數為2.5V，觀察到電流表示數如圖2所示，則小燈泡的額定功率為    W．
（2）姚遠小組設計了另一種實驗方案（其中電源電壓未知，電阻R的阻值已知）．

①電路如圖3所示，請你在圖4中按電路圖用筆畫線代替導線連接好電路；
②開關S拔到位置1，移動滑片P至任一位置，讀出電流表示數I₁；
③開關S拔到位置2，保持滑動變阻器的滑片位置不動，讀出電流表示數I₂先算出燈泡的電阻R_L=    （請你用所測的物理量表示），再根據P=U²/R_L，計算燈泡的額定功率．他們按此方案測量，發(fā)現實驗結果與真實值相差較大，原因是    ．仔細分析后，他們認為要準確測出燈泡的額定功率，只需將上述步驟2改為    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）電壓表的示數為6V，說明電壓表接在電源兩端；電流表示數為零，說明電路斷路，因此根據電壓表和電流表確定斷路位置；讀出通過燈泡的額定電流，然后根據P=UI可求出燈泡的額定功率；
（2）①根據電路圖連接實物圖時，應根據電路路徑一條一條支路連接且要注意一一對應；
③根據開關S拔到位置1和開關S拔到位置2時，電路中三個用元件的連接方式沒有發(fā)生改變，由②可得燈泡兩端電壓U=I₁R，由③得燈泡電流I=I₂-I₁，然后根據歐姆定律可求燈泡電阻；
注意燈泡的額定功率只有燈泡在額定電壓下發(fā)光時的功率為額定功率；還要考慮燈絲的電阻隨溫度的改變而改變．
解答：解：（1）電流表無示數，說明電路斷路；又因為電壓表的示數為6V，說明電壓表接在電源兩端，因此電路故障為小燈泡斷路；
當燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時，燈泡正常發(fā)光，則此時通過燈泡的電流為0.3A，故燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（2）①根據電路圖將燈泡與開關與閘刀相連的接線柱進行連接，將接線柱1與電流表負接線柱或電源負極相連．如圖所示

③由②可得燈泡兩端電壓U=I₁R，而開關S由位置1拔到位置2時，電路中三個元件的連接方式沒有發(fā)生改變，所以此時燈泡兩端電壓仍然為U；
又∵L與R并聯(lián)
∴由③得燈泡電流I=I₂-I₁；
則燈泡電阻R_L=．
③由于電流的熱效應，當燈泡發(fā)光時，燈絲的電阻會隨溫度升高而變大；當燈泡兩端電壓不等于其額定電壓時，求出的電阻就不等于其正常發(fā)光時電阻，從而求出的功率就不是額定功率；
所以要想求燈泡額定功率，就必須讓燈泡兩端電壓等于額定電壓，即將開關S拔到位置1，移動滑片P，使電流表示數為I₁=．
故答案為：（1）小燈泡斷路，0.75；（2）；燈泡兩端電壓不是額定電壓，電阻不是正常發(fā)光時的電阻；將開關S拔到位置1，移動滑片P，使電流表示數為I₁=．
點評：本題考查了學生對額定功率的理解，利用公式P=求額定電功率時，必須要注意燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，因此燈泡只有正常發(fā)光時的功率為額定功率，即R必須時正常發(fā)光時的電阻．