Question

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

（1）探究L₁的亮度時，只閉合S、S₁，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則電路故障可能是：L₁斷路排除故障后，繼續(xù)實驗，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，只閉合S、S₂，進行實驗，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)光亮度與實際功率有關(guān)．
【拓展】完成探究后，小明用電源、電流表、滑動變阻器、電阻箱（）各1個，2個開關(guān)及若干條導線，對額定電流為0.1A的小燈泡的額定功率進行了測定．請在虛線框內(nèi)畫出他設(shè)計的電路圖，并寫出實驗步驟及測定額定功率的表達式．

實驗步驟：①根據(jù)電路圖連接實物電路圖；②只閉合S₁，移動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1A；③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，調(diào)節(jié)電阻箱，當電流表示數(shù)為0.1A時，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R；
表達式：P_額=（0.1A）²R．

Answer 1

分析 （1）只閉合S、S₁，L₁與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測L₁兩端電壓，電流表測電路中電流．電流表無示數(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】：測燈泡額定功率需要測出燈泡的額定電流與額定電壓，現(xiàn)在只有電流表而沒有電壓表，可以把燈泡與電阻箱并聯(lián)，測出燈泡正常發(fā)光時通過電阻箱的電流，讀出電阻箱的阻值，由歐姆定律及并聯(lián)電路特點求出燈泡正常發(fā)光時的電壓，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，當只閉合S、S₁，L₁與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測L₁兩端電壓，電流表測電路中電流．
電流表無示數(shù)，可能電路出現(xiàn)了斷路，電壓表的示數(shù)，說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，由兩表中實驗數(shù)據(jù)可知，同一規(guī)格的燈泡電壓越大，電流越大，其實際功率越大，燈泡越亮．所以可得結(jié)論：同一規(guī)格的小燈泡發(fā)光亮度與實際功率有關(guān)；
【拓展】
實驗電路：只用電流表而沒有電壓表測燈泡額定功率的實驗電路圖如圖所示：
；
實驗步驟：
①根據(jù)電路圖連接實物電路圖；
②只閉合S₁，移動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1 A；
③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，調(diào)節(jié)電阻箱，當電流表示數(shù)為0.1 A時，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
燈泡的額定功率：
由實驗步驟可知，燈泡正常發(fā)光時的電阻為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）實際功率；
【拓展】實驗步驟：①根據(jù)電路圖連接實物電路圖；②只閉合S₁，移動變阻器滑片，使電流表示數(shù)為0.1 A；③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，調(diào)節(jié)電阻箱，當電流表示數(shù)為0.1 A時，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
（0.1A）²R．

點評 本題考查了電路故障分析、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗設(shè)計等問題，拓展部分是本題的難點，應(yīng)用等效法測出燈泡電阻然后應(yīng)用電功率公式即可求出燈泡額定功率，知道實驗的實驗原理是正確解題的關(guān)鍵．