Question

2．小華測量小燈泡功率的實驗，已知電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）實驗中所用電壓表在未接入電路時表盤如圖甲所示，在使用它測量前應(yīng)進(jìn)行的操作是將指針調(diào)零．
（2）小華連接的電路如圖乙所示，其中有一根導(dǎo)線連接錯誤，導(dǎo)致開關(guān)沒有閉合時電壓表就有讀數(shù)．請在這根導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線，將其改正．
（3）正確連接電路后，當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到額定電壓時，電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）據(jù)圖丁可知，燈絲電阻隨溫度的升高而增大，小明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”的大小，但小明的同學(xué)沒有通過實驗也比較出了它們的大小，P₁應(yīng)大于P₂（大于/小于/等于）．
（5）如果實驗過程中，電壓表或電流表不慎損壞，能不能只用一只電表測出小燈泡的額定功率呢？小王同學(xué)設(shè)計了下列四個電路圖，圖中的電源電壓U保持不變，小燈泡的額定電壓為U₀，且U＞U₀，定值電阻的阻值為R．在不改變電路連接的情況下，你認(rèn)為能測出小燈泡額定功率的是圖戊中的C．

Answer 1

分析 （1）電表在使用前要進(jìn)行調(diào)零；
（2）此實驗中，燈泡、電流表和滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表應(yīng)測燈泡兩端電壓，電流表測燈泡電流，根據(jù)圖乙分析解答；
（3）由圖丙電表讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
（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；
（5）小燈泡的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積，小燈泡的額定電壓U₀已知，關(guān)鍵是測出額定電流．可以不考慮S₁和滑動變電阻的作用，假設(shè)都是閉合狀態(tài)，分別分析每個電路的開關(guān)及電流表和電壓表的關(guān)系，看哪一個電路圖能測量出燈泡的額定電流．

解答 解：
（1）由圖甲所示可知，電壓表未接入電路時指針沒有指在零刻度線上，在使用前應(yīng)對電壓表進(jìn)行調(diào)零，使指針指在零刻度線上．
（2）由圖乙所示電路圖可知，電壓表連線錯誤，電壓表、電源和滑動變阻器將電路連通了，所以在閉合開關(guān)前，電壓表有示數(shù)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端，修改后的電路圖如圖所示：

（3）由圖丙可知，電流表使用的是量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，
所以燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（4）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；
（5）A、S₂閉合S₃斷開時，電流表把燈泡短路，燈泡不發(fā)光；S₂斷開S₃閉合時，電流表把電阻短路；兩個都閉合或斷開時，電流表均無示數(shù)．測不出燈泡的額定電流，故不符合題意；
B、S₂閉合S₃斷開，電壓表測電燈兩端的電壓，其上端為正接線柱、下端為負(fù)接線柱；S₃閉合S₂斷開，電壓表測定值電阻R兩端的電壓，其上端為負(fù)接線柱，下端為正接線柱；電壓表的兩次接線方法相反，在不改變電路連接方式的情況下，無法進(jìn)行測量，故不合題意；
C、開關(guān)處于1的位置，電壓表測量的是燈泡和電阻串聯(lián)后的兩端電壓U；開關(guān)處于2的位置，電壓表測量的是燈泡的兩端電壓U₀，則小燈泡的電流為I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，小燈泡的額定功率表達(dá)式是P=U₀I=U₀$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，故符合題意；
D、開關(guān)處于1的位置，電流表把燈泡和電阻短路，電流表測量滑動電阻的電流；開關(guān)處于2的位置，電流表把小燈泡短路，測量的是通過電阻的電流．測不出燈泡的額定電流，該不符合題意．
故答案為：
（1）將指針調(diào)零（2）見上圖；（3）0.65；（4）大于；（5）C．

點評 本此題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了電表使用、連接電路、功率的計算，同時考查了比較燈泡實際功率大小，在特殊方法測功率中，判斷能不能測出燈泡正常發(fā)光時流過它的電流是解題的關(guān)鍵．本題考查知識點多，綜合性強，有一定難度．