Question

8．小明學(xué)習(xí)了電功率后，用額定電壓分別為2.5V、6V的燈泡L₁和L₂設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖，來(lái)探究燈泡的發(fā)光亮度與哪些因素有關(guān)．

（1）探究L₁的亮度時(shí)，只閉合S、S₁，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，則電路故障可能是：L₁斷路排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，收集的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象如表一．
表一

	電壓/V	電流/A	亮暗情況
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	較亮
3	2.5	0.28	亮

表二

	電壓/V	電流/A	亮暗情況
4	1	0.28	很暗
5	2.5	0.38	暗
6	6	0.72	很亮

（2）探究L₂的亮度時(shí)，只閉合S、S₂，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象如表二．
（3）分析兩表可知，同一規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際功率有關(guān)．
【拓展】完成探究后，小明用電源、電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱（）各1個(gè)，2個(gè)開(kāi)關(guān)及若干條導(dǎo)線，對(duì)額定電流為0.1A的小燈泡的額定功率進(jìn)行了測(cè)定．請(qǐng)?jiān)谔摼�框內(nèi)畫出他設(shè)計(jì)的電路圖，并寫出實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)定額定功率的表達(dá)式．

實(shí)驗(yàn)步驟：①根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；②只閉合S₁，移動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1A；③斷開(kāi)S₁，閉合S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.1A時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R；
表達(dá)式：P_額=（0.1A）²R．

Answer 1

分析 （1）只閉合S、S₁，L₁與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)L₁兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流．電流表無(wú)示數(shù)，可能電路出現(xiàn)了斷路，再由電壓表有示數(shù)分析故障原因；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，由P=UI分析得到結(jié)論；
【拓展】：測(cè)燈泡額定功率需要測(cè)出燈泡的額定電流與額定電壓，現(xiàn)在只有電流表而沒(méi)有電壓表，可以把燈泡與電阻箱并聯(lián)，測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)通過(guò)電阻箱的電流，讀出電阻箱的阻值，由歐姆定律及并聯(lián)電路特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓，然后由電功率公式求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）由圖1可知，當(dāng)只閉合S、S₁，L₁與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)L₁兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流．
電流表無(wú)示數(shù)，可能電路出現(xiàn)了斷路，電壓表的示數(shù)，說(shuō)明電壓表到電源間是通路，則故障可能是L₁斷路了；
（3）根據(jù)P=UI，由兩表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一規(guī)格的燈泡電壓越大，電流越大，其實(shí)際功率越大，燈泡越亮．所以可得結(jié)論：同一規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際功率有關(guān)；
【拓展】
實(shí)驗(yàn)電路：只用電流表而沒(méi)有電壓表測(cè)燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：
；
實(shí)驗(yàn)步驟：
①根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；
②只閉合S₁，移動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1 A；
③斷開(kāi)S₁，閉合S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.1 A時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
燈泡的額定功率：
由實(shí)驗(yàn)步驟可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R，
則燈泡的額定功率：P_額=I_額²R=（0.1A）²R．
故答案為：（1）L₁斷路；（3）實(shí)際功率；
【拓展】實(shí)驗(yàn)步驟：①根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；②只閉合S₁，移動(dòng)變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1 A；③斷開(kāi)S₁，閉合S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.1 A時(shí)，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
（0.1A）²R．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路故障分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，拓展部分是本題的難點(diǎn)，應(yīng)用等效法測(cè)出燈泡電阻然后應(yīng)用電功率公式即可求出燈泡額定功率，知道實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵．