Question

15．實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5V 0.8W”的小燈泡，為檢測所購燈泡是否合格，小剛利用其中一只燈泡來做測量小燈泡電功率的實驗．
（1）在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針如圖甲所示，則存在的問題是電流表沒有調零

（2）（1）中問題解決后，如圖乙所示是小剛連接的實驗電路，其中有一根導線連接錯誤，請你在錯誤的導線上畫“×”，并在圖中改正（導線不許交叉）．
（3）電路連接正確后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，接下來他最應該進行的操作是移動滑片觀察燈泡是否發(fā)光．
（4）小剛設計的實驗記錄表格如下表，請你指出表格中的問題：設計了電功率的平均值一欄；

實驗次數(shù)	電壓/V	電流/A	電功率/W	電功率的平均功率/W
1
2
3

小剛又根據實驗數(shù)據繪制成了U-I圖象如圖丙，根據圖象提供的信息，可計算出小燈泡正常發(fā)光時的電功率是0.5W，如果生產這種小燈泡的鎢絲長度是一定的，則這個小燈泡的鎢絲的橫截面積比合格產品細（填“粗”或“細”）．
（5）小剛的同學小明選擇另一個燈泡，想通過實驗來比較燈泡“實際電壓是額定電壓一半時的電功率P₁”和“實際電流是額定電流一半時的電功率P₂”的大�。�聰明的小剛根據小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大的規(guī)律，沒有通過實驗也比較出了它們的大小，P₁大于P₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
（6）若小剛想接著研究電流與電壓的關系．需要補充的實驗器材是定值電阻．

Answer 1

分析 （1）使用電流表前應對電流表進行調零，使指針指在零刻度線上；
（2）掌握實物電路的連接，特別注意電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，電壓表應與燈泡并聯(lián)；
（3）若電流表、電壓表均有示數(shù)，則燈泡不亮可能是實際電壓太低造成；
（4）根據燈絲的電阻隨溫度的升高而增大來進行分析；
根據圖象確定額定電流，根據P=UI計算出電功率；
將燈泡的測量功率與標的額定功率比較，根據電功率的大小判斷出電阻的大小，從而得出鎢絲的粗細．
（5）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的電流等于額定電流的一半，其實際功率等于額定功率的四分之一；實際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，所以燈泡實際電壓為額定電壓一半時的電流大于額定電流的一半，此時燈泡實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，燈泡實際功率等于額定功率的四分之一，實際上燈泡溫度越低，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，則燈泡實際功率小于額定功率的四分之一．
（6）要探究電流和電壓的關系，應使電阻不變．

解答 解：（1）由圖知，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應對電流表進行調零，使指針指在零刻度線上；
（2）由圖知，電壓表串聯(lián)在電路中了，應該并聯(lián)在燈泡兩端，即燈泡右端接線柱與電流表的連線錯誤，因此將此導線與電壓表左端接線柱相連，如圖所示：

（3）電流表、電壓表均有示數(shù)，則燈泡不亮的原因是燈泡兩端的實際電壓過低造成，此時應減小滑動變阻器的阻值，觀察燈泡是否發(fā)光；
（4）燈絲的電阻與溫度有關，所以不同電壓下的電阻不同，不應該設置電功率的平均值一欄；
由圖象知，當燈泡兩端的電壓為2.5V時，燈泡中的電流大約等于0.2A，則P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，燈絲的電阻偏大，長度和材料相同，則這個小燈泡的鎢絲的橫截面積比合格產品細．
（5）因為P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，所以燈泡實際電壓為其額定電壓一半時，它的實際功率P₁＞$\frac{1}{4}$P_額；
因為P=I²R，所以實際電流等于額定電流一半時，實際功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_額，
故P₁＞P₂；
（6）若想接著探究電流與電壓的關系，需保持電阻不變，所以還需補充定值電阻．
故答案為：（1）電流表沒有調零；（2）見解答圖；（3）移動滑片觀察燈泡是否發(fā)光；（4）設計了電功率平均值一欄；0.5；細；（5）大于；（6）定值電阻．

點評 本此題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了連接電路過程中需注意的問題，功率的計算，同時考查了比較燈泡實際功率大小，有一定的難度．